Obsah. Úvod Před montáží Mytí a příprava ložisek Mazání Množství maziva Kontrola součástí... 30

Transkript

1 Obsah Úvod... 4 Výběr ložisek Přesná ložiska NSK přehled typů... 6 Přehled... 9 Identifikační značky...12 Stykový úhel...14 Univerzální sady...16 Třídy přesnosti...17 Předpětí ložiska s kosoúhlým stykem...18 Předpětí válečková ložiska Párování ložisek Modernizace Přehled Řada ROBUST Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem Válečková ložiska Materiál ložiska Těsněná ložiska Těsněná TAC...61 Hybridní ložiska Klece TYN Konverze TAC Klece TB...66 Před montáží Mytí a příprava ložisek Mazání Množství maziva Kontrola součástí Montáž Montáž ložisek na hřídel...32 Utahovací moment pojistné matice / kontrola házení Montáž válečkových ložisek s kuželovou dírou Pomocí výpočtu Pomocí měření Typická uspořádání vřeten Přehled uspořádání vřeten Vřetena pro vysoká zatížení Vřetena pro střední a vysoké otáčky Doplňující informace Převodník...68 Poruchy ložisek a jejich odstranění Příčiny potíží Tabulky předpětí Standardní ložiska Řada ROBUST Tabulka pro výběr ložisek podle odchylek rozměrů Užitečné tipy Rejstřík...88 Po montáži Kontrola předpětí Souosost a vyvážení Záběh...51 Příčiny potíží Vysoká teplota Hlučnost VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 1

2 Společnost NSK je jedním z předních světových výrobců valivých ložisek, lineární techniky a komponent pro automobilový průmysl. Lze ji nalézt téměř na všech kontinentech v podobě výrobních závodů, obchodních zastoupení a technologických center. Díky tomu poskytujeme našim zákazníkům po celém světě kvalitní produkty a služby na lokální úrovni. Evropa Asie Amerika Afrika Oceánie Společnost NSK Společnost NSK zahájila svou činnost jako první japonský výrobce valivých ložisek již v roce Od té doby trvale rozšiřujeme a zkvalitňujeme nejen spektrum našich výrobků, ale i rozsah služeb pro jednotlivá průmyslová odvětví. V tomto duchu vyvíjíme technologie v oblastech valivých ložisek, lineární techniky, součástí pro automobilový průmysl i pro mechatronické systémy. Naše technologická centra a výrobní závody v Evropě, Severní a Jižní Americe a v Asii tvoří celosvětovou technologickou síť. V centru našeho zájmu není jen vývoj nových technických prvků, ale i trvalá optimalizace jejich kvality na všech stupních výroby. Naše výzkumné činnosti jsou orientovány, mimo jiné, na konstrukci výrobků, simulační aplikace s využitím rozmanitých analytických systémů a vývoj různých typů ocelí a maziv pro valivá ložiska. 2

3 Partnerství založené na důvěře a důvěra založená na kvalitě Komplexní řízení kvality ve společnosti NSK: synergie která vzniká při spolupráci jednotlivých technologických center společnosti NSK. Je to jen jeden z příkladů toho, jakým způsobem zajišťujeme trvale vysokou kvalitu. Společnost NSK je jedním z hlavních průmyslových hráčů s dlouhou tradicí v patentovaných řešeních strojních součástí. Ve výzkumných střediscích po celém světě se soustředíme na vývoj nových technologií, ale i na trvalé zlepšování kvality na komplexním základě tribologie, materiálových technologií, analýz a mechatroniky. Další informace o společnosti NSK na webové stránce nebo volejte VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 3

4 Úvod Pro dosažení správné funkčnosti vřetene je třeba věnovat pozornost celé řadě detailů, viz. níže: Kontrola před testováním Točivý moment Rezonanční frekvence Tuhost Kontrola součástí Použití maziva Ohřev Lisování O-kroužky Nesouosost Házení Pojistné matice Montáž ložisek na vřeteno Záběh Olej Olej Mytí Plastické mazivo Čistota Plastické mazivo Manipulace Pracovní plocha Zařízení Hledání příčiny potíží Uspořádání vřetene Analýza selhání Vysoká teplota Hluk Pracovní stůl Skladování V značka Stykový úhel Nejvyšší bod Předpětí Výběr ložisek Správná přesnost Párování 4

5 Přesná ložiska pro obráběcí stroje jsou velmi přesně konstruované součásti a jako takové jsou velmi důležité pro výkon obráběcího stroje. Způsob manipulace a montáže do vřetene obráběcího stroje neurčuje pouze to, zda stroj pracuje přesně, ale může také ovlivnit životnost ložiska ve vřetenu. Tato příručka je určena jako ucelený průvodce pro každého, kdo montuje ložiska do obráběcího stroje, bez ohledu na to, zda se jedná o plánovanou údržbu nebo opravu poruchy. Příručka následuje logický postup od výběru správných typů ložisek až po důležitost čistoty před sestavením vřetene. Podrobná část týkající se montážních postupů obsahuje mnoho fotografií a nákresů. Zahrnuty jsou také kontroly před testováním, záběh a hledání příčin potíží. Další část, nazvaná Modernizace, vysvětluje, jak zlepšit výkonnost, ale především spolehlivost vřetene. Téměř ve všech případech to může být jednoduše provedeno výměnou ložiska a není nutná žádná změna konstrukce vřetene. Některé části obsahují užitečný tip, jako je ten, který je uveden níže. Tyto tipy jsou založeny na dlouholetých zkušenostech a mohou být užitečné zejména pro začátečníky v oblasti oprav vřeten a dobrou připomínkou pro zkušené inženýry. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 5

6 Výběr ložisek Přesná ložiska NSK přehled typů NSK dodává několik typů přesných ložisek. Mezi ně patří řada vysoce výkonných ložisek ROBUST, speciální řady ložisek pro konkrétní aplikace a také řada standardních ložisek. NSKHPS přesná kuličková ložiska s kosoúhlým stykem Základní vysoce přesná ložiska vyrobená tak, aby vyhovovala normám ISO. 70xx, 72xx, 79xx Stykové úhly: 15 (C), 25 (A5), 30 (A) Konstrukce klece: textitové (TR) nebo polyamidové (TYN) klece, v závislosti na požadavcích aplikace Materiál kuliček: ocel, keramika (SN24) Standardní řady Těsněná kuličková ložiska s kosoúhlým stykem Předmazaná a těsněná ložiska. Vhodná zejména pro opravy a údržbu vřeten obráběcích strojů. Standardní řady vysoce přesných kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem Vysokootáčková kuličková ložiska s kosoúhlým stykem řady ROBUST Průměr díry: ø mm v řadách ISO 10 a 19 (70xx a 79xx) Speciální řady Dvouřadá válečková ložiska Navržena tak, aby poskytovala vysokou tuhost při vysokých otáčkách, např. u vřeten soustruhů. Materiál klece: mosaz (MB), PPS (TB) Standardní specifikace E44: Mazací otvory a drážka ve vnějším kroužku Standardní řady a řady s vysokou tuhostí Přesná jenořadá kuličková ložiska Vhodná pro vysokootáčkové a vysoce přesné motory. Materiál klece: polyamidová klec vedená kuličkami (T1X, TYA), textitová klec vedená na vnitřním kroužku (T), výběr závisí na aplikaci Vhodná pro tichý provoz s minimem vibrací Speciální řady 6

7 Přesná kuličková ložiska s kosoúhlým stykem Vysoce výkonná ložiska vyvinutá speciálně pro vysokootáčkové aplikace s předpětím pružinou. Průměr díry: ø6 25 mm, stykový úhel: 15 Materiál kuliček: ocel (typ S), keramika (typ H a X) Nerozebíratelný typ Univerzální kombinace (DU a SU) Řada BSR Vysokootáčková axiální kuličková ložiska s kosoúhlým stykem Vysoce tuhá axiální ložiska pro vřetena soustruhů. Stykové úhly: 30 (BAR), 40 (BTR) Materiál kuliček: ocel (typ S), keramika (typ H) Řada ROBUST: BAR a BTR Vysokootáčková kuličková ložiska s kosoúhlým stykem Vysoce výkonná ložiska vyvinutá pro vysokorychlostní provoz s nízkým nárůstem teploty. Vhodné pro aplikace s velmi vysokou přesností obrábění a s velmi vysokou rychlostí. Stykové úhly: 18 (BNR), 25 (BER) Materiál kuliček: ocel (typ S), keramika (typ H a X) Konstrukce klece: textitová (T), polyamidová (TYN), v závislosti na požadavcích aplikace Řada ROBUST může být použita pro velmi rychlé aplikace s více než 3 miliony d m n. Řada ROBUST: BNR a BER Vysokootáčková jednořadá válečková ložiska Vysoce výkonná válečková ložiska určená pro aplikace s velmi vysokou rychlostí, jako jsou vřetena obráběcích center. Materiál klece: mosaz (MR) (1), PEEK (TP) Materiál válečků: ocel, SHX ocel, keramika Řada ROBUST RXH může být použita při rychlostech do 3 milionů d m n. (1) MR klec se používá ve standardní řadě Řada ROBUST: N10 VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 7

8 Výběr ložisek Přesná ložiska NSK přehled typů Přesná kuličková ložiska s kosoúhlým stykem - řada ROBUSTSHOT Přímé mazání olej vzduch pro dosažení nejvyšších otáček. Přímé mazání olej vzduch přes průchozí otvor ve vnějším kroužku Stykové úhly: 18 (BNR), 25 (BER) Mazací drážka s O-kroužky ve vnějším kroužku Hybridní ložiska ocelové kroužky, keramické kuličky Řada ROBUSTSHOT Speciální řady pro obráběcí stroje NSKHPS axiální kuličková ložiska s kosoúhlým stykem pro podporu kuličkových šroubů Vysoce tuhá axiální ložiska navržená speciálně pro podporu kuličkových šroubů v obráběcích strojích. Stykový úhel: 60 Mohou být univerzálně použita pro různé požadované specifikace tuhosti K dispozici je provedení otevřeného ložiska s náplní plastického maziva K dispozici je provedení s kontaktním těsněním a voděodolným mazivem Speciální řady pro vstřikovací lisy Axiální kuličková ložiska s kosoúhlým stykem pro podporu kuličkových šroubů s vysokým zatížením Řada ložisek pro podporu kuličkových šroubů s vysokým zatížením poskytuje pětinásobek životnosti ve srovnání s běžnými ložisky pro podporu kuličkových šroubů, která se používají pro aplikace v obráběcích strojích. To také umožňuje konstrukci s menším počtem řad ložisek. Jednodušší manipulace a montáž než u kuželíkových ložisek nebo axiálních soudečkových ložisek díky nerozebíratelnému provedení Optimální konstrukce kuličkového ložiska poskytuje nízký valivý odpor Mohou být univerzálně použita pro různé požadované specifikaci tuhosti NSKHPS BSBD ložiska pro podporu kuličkových šroubů Dvouřadá konfigurace ložisek umožňuje podporovat velké axiální síly v obou směrech. Řady BSN bez příruby, řady BSF s přírubou K dispozici jsou také párované typy Kontaktní břitové těsnění poskytuje dobré těsnící vlastnosti při vysokých otáčkách Řady BSN a BSF 8

9 Výběr ložisek Přehled Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem Standardní provedení, řady 72, 70, 79 Řada ROBUST, vysokootáčkový typ A5 TR V1V DU L P3 80 BER 10 S T V1V SU EL P3 Řada ložisek Kód díry ložiska Stykový úhel A = 30 A5 = 25 C = 15 Materiál Bez označení: Ložisková ocel (SUJ2) SN24: Keramické kuličky Klec TR: Textitová klec TYN: Polyamidová klec Těsnění Bez označení: Otevřený typ V1V: Bezkontaktní pryžové těsnění Párování SU: Jednotlivé univerzální DU: Univerzální pár DB, DF, DT: Dvojice DBD, DFD, DTD, DUD: Trojice DBB, DFF, DBT, DFT, DTT, QU: Čtveřice Předpětí L: Lehké M: Střední H: Těžké Gxx: Předpětí v Kgf (G5 = 5 Kgf) CPxx: Střední předpětí v mikronech (CP10 = 10µm) CAxx: Střední axiální vůle v mikronech (CA15 = 15µm) Třída přesnosti P4: Třída ISO 4 (ABEC7) P3: Rozměry třída ISO 4 Přesnost chodu třída ISO 2 P2: Třída ISO 2 (ABEC9) Jmenovitý průměr díry Stykový úhel (typ ložiska) BNR: 18 BER: 25 BSR: 15 Rozměrová řada 10: Stejný průměr díry, vnější průměr a šířka jako řada 70 19: Stejný průměr díry, vnější průměr a šířka jako řada 79 Materiál S: Ocelové kuličky H: Keramické kuličky X: SHX ocel kroužky, keramické kuličky Klec T: Textitová klec TYN: Polyamidová klec T42: PEEK klec Těsnění Bez označení: Otevřený typ V1V: Bezkontaktní pryžové těsnění Párování SU: Jednotlivé univerzální DU: Univerzální pár DB, DF, DT: Dvojice DBD, DFD, DTD, DUD: Trojice DBB, DFF, DBT, DFT, DTT, QU: Čtveřice Předpětí EL: Extra lehké L: Lehké Gxx: Předpětí v Kgf (G5 = 5 Kgf) CPxx: Střední předpětí v mikronech (CP10 = 10µm) CAxx: Střední axiální vůle v mikronech (CA15 = 15µm) Třída přesnosti P4: Třída ISO 4 (ABEC7) P3: Rozměry třída ISO 4 Přesnost chodu třída ISO 2 P2: Třída ISO 2 (ABEC9) VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 9

10 Výběr ložisek Přehled Ložiska pro podporu kuličkových šroubů Válečková ložiska BS F DDU H P2B DT NN MB KR E44 CC0 P4 Řada (Podpora kuličkových šroubů) F: Typ s přírubou N: Typ bez příruby Průměr díry Vnější průměr Typ těsnění Předpětí Třída přesnosti ISO 2 Bez označení: jedno ložisko DT: dvojice ložisek Průměr díry* (mm) Typ ložiska Ložiska pro podporu kuličkových šroubů Vnější průměr* (mm) 30 TAC 62 C DDG SU H PN7C Vnitřní konstrukce C: Vysoká únosnost a vyšší otáčky (Nahrazuje typ "B") Označení válečkového ložiska NN: dvouřadá, válečky vedené vnitřním kroužkem N: jednořadá, válečky vedené vnitřním kroužkem Šířková řada Průměrová řada Kód díry ložiska Materiál RS: Ložisková ocel (SUJ2) (kroužky a valivé prvky) Jednořadá RX: Tepelně odolná ocel SHX (kroužky a valivé prvky) ložiska RXH: Tepelně odolná ocel SHX (kroužky) a keramika (válečky) Bez označení: ocel SUJ2 Klec MB: Obráběná mosazná klec vedená válečky (dvouřadá) TB: PPS klec vedená válečky (dvouřadá) TP: PEEK klec vedená vnějším kroužkem MR: Obráběná mosazná klec vedená válečky (jednořadá) Díra KR: Kuželová díra (1:12) Bez označení: Válcová díra Mazání E44: Vnější kroužek s mazací drážkou a otvory (Pouze dvouřadá) Radiální vůle ** CC1: Standardní vůle pro válcovou díru ** CC0: Standardní vůle pro kuželovou díru CCG: Zvláštní radiální vůle Třída přesnosti P2: třída ISO 2 P4: Třída ISO 4 Typ těsnění Bez označení: Otevřený typ DDG Kontaktní těsnění s nízkým třením Párování SU: Jednotlivé univerzální DU: Univerzální pár DB, DF, DT: Dvojice DBD, DFD, DTD, DUD: Trojice DBB, DFF, DBT, DFT, DTT, QU: Čtveřice Předpětí Třída přesnosti * U ložisek palcové řady se vynechává zlomková část velikosti. ** Vůle CC0 (doporučená vůle NSK): Rozsah vůle CC0 je menší než CC1. Tento rozsah se překrývá s horními hodnotami CC9 a spodními hodnotami CC1. Vzhledem k tomu, že rozsah této vůle je pro zákazníky nejvhodnější, je to preferovaná vůle nabízená pro přesná dvouřadá válečková ložiska s kuželovou dírou. Vůle CC1: Odpovídající rozsah vůle větší než CC0. Přestože není standardem, je tato vůle běžně používána. 10

11 Řada ROBUSTSHOT 80 BNR 10 H T E34D DB EL + P3 Y3 Příklad: Jmenovitý průměr díry Stykový úhel (typ ložiska) Rozměrová řada Materiál Klec O-kroužky Třída přesnosti Předpětí Párování Konstrukce ROBUSTSHOT Axiální kuličková ložiska s kosoúhlým stykem 100 BAR 10 S TYN DB L P4A 100 TAC 20D PN7 +L C6 Průměr díry (mm) Stykový úhel (typ ložiska) BAR: 30 BTR: 40 Rozměrová řada 10X: Používá se společně s NN30XX Materiál S: ocelové kuličky H: Keramické kuličky Klec TYN: Polyamidová klec Párování DB: zády k sobě do O Průměr díry (mm) Typ ložiska Rozměrová řada 20D: Vysokootáčkový typ Třída přesnosti PN7: Třída ISO 4, vnější průměr dle NSK Rozpěrný kroužek (vnitřní kroužek) Třída předpětí C6: Standardní předpětí pro mazání plastickým mazivem C7: Standardní předpětí pro mazání olejem Řada TAC má průměr díry mm. Předpětí L: Standardní předpětí EL: Standardní předpětí pro vysokootáčkové aplikace CP: Zvláštní předpětí CA: Zvláštní axiální vůle Třída přesnosti P4A: Třída ISO 4, vnější průměr dle NSK P2A: Třída ISO 2, vnější průměr dle NSK VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 11

12 Výběr ložisek Identifikační značky Na přesných ložiscích NSK jsou standardně vyznačeny základní informace o ložiscích potřebné pro určení typu ložiska a jeho montáž. Na každé krabičce, která obsahuje přesná ložiska NSK, je vyznačen kód data výroby, výrobní číslo ložiska a odchylka průměru díru, vnějšího průměru a šířky od jmenovité hodnoty. Tyto informace jsou také vyznačeny na každém ložisku, takže jsou dostupné kdykoliv. Výrobní číslo ložiska Každé přesné ložisko NSK má unikátní výrobní číslo, které umožňuje úplnou zpětnou vysledovatelnost ložiska. Všechny údaje o konečné kontrole jsou uloženy v rámci záznamů NSK spojených s tímto výrobním číslem. Rozměrové odchylky Každé přesné ložisko je 100% zkontrolováno a rozměrové odchylky jsou uvedeny na krabičce i na ložisku. Na vnějším kroužku je vyznačena odchylka vnějšího průměru a odchylka šířky ložiska od jmenovitého rozměru. Na vnitřním kroužku je vyznačena odchylka průměru díry od jmenovitého rozměru Odchylka vnějšího průměru Odchylka šířky Výrobní číslo Značka výrobce 5 V značka Značka pro nejvyšší bod na vnitřním kroužku Označení ložiska Odchylka průměru díry Země původu Tyto informace jsou také umístěny na štítku na krabičce. Příklad štítku je na straně 13. V tomto případě je vnitřní průměr kroužku 25 mm -1 mikron, tj. přesný průměr díry je 24,999 mm. * Vnější kroužek je 47-3 mikrony, tj. přesný vnější průměr je 46,997 mm. *. Šířka ložiska je 12 mm 57 mikronů, tj. přesná šířka je 11,943 mm. * * Jmenovité rozměry ložisek jsou uvedeny v katalogu f a b "f" je rozměr odsazení předního čela vnějšího kroužku vůči zadnímu čelu vnitřního kroužku a "b" je rozměr odsazení předního čela vnitřního kroužku vůči zadnímu čelu vnějšího kroužku. Hodnota "f" a "b" je uváděna v mikronech (zaokrouhlená na nejbližší mikron) a je vyznačena na štítku krabičky. f Přední čelo b Zadní čelo vnějšího kroužku se značením V značka jednotlivá ložiska Na vnějším povrchu vnějšího kroužku je vždy umístěna jedna V značka. Umístění této značky slouží ke dvěma účelům: 1. V značka určuje nejvyšší bod na vnějším kroužku, 7 tj. polohu bodu maximálního házení vnějšího kroužku. 2. Bod V označuje přední čelo vnějšího kroužku ložiska. To je obzvláště užitečné při použití těsněných ložisek, jelikož se na obou stranách ložisek často používá těsnění o stejném 9 rozměru, což ztěžuje rozlišení předního a zadního čela ložiska. 12

13 Příklady párovaných sad a jejich V značky: D: -3 = Vnější průměr d: -1 = Průměr díry C: -57 = Šířka ložiska f: -1 = Odsazení předního čela b: -1 = Odsazení zadního čela V značka párované sady Pokud jsou ložiska vyrobena a dodávána v párovaných sadách, je V značka vždy označena na celé sadě i samostatně pro každé ložisko. Ložiska používaná v sadách by neměla být vyjmuta z posloupnosti sady. Směr celkového V také udává směr axiálního zatížení. To je zajména důležité, pokud je uspořádání ložisek nesymetrické, jak je znázorněno výše. Značka pro nejvyšší bod vnitřního kroužku Značka "O" na čelní straně vnitřního kroužku označuje polohu nejvyššího bodu, tj. polohu bodu maximálního házení kroužku. (Viz 6 na straně 12). Jak používat značku pro nejvyšší bod Optimální přesnost chodu je dosažena, pokud je ložisko namontováno tak, aby nejvyšší bod kroužku byl přímo proti (180 ) nejvyššímu bodu tělesa a hřídele. Při montáži ložiska na hřídel nejprve najděte nejvyšší bod pomocí vhodného číselníkového úchylkoměru a namontujte ložisko tak, aby značka "O" byla o 180 proti tomuto bodu. Při montáži ložiska do tělesa namontujte ložisko tak, aby V značka byla o 180 proti. Pokud je házení hřídele naměřeno okolo 2 μm, správné umístění vnitřního kroužku, jak je znázorněno nahoře, může pomoci snížit házení přibližně na nulu. Házení hřídele je mnohem důležitější než házení tělesa, které také může být obtížněji přesně změřitelné. Axiální zatížení Axiální zatížení Přední část vřetene Přední část vřetene Použití značek pro nejvyšší bod Nejvyšší bod hřídele Značka pro nejvyšší bod na vnitřním kroužku Nejvyšší bod tělesa V značka na vnějším kroužku 1. Užitečný tip Není-li možné měřit házení hřídele a tělesa, doporučujeme montovat ložiska tak, aby značky pro nejvyšší bod na vnitřních kroužcích nebyly v přímce. Pokud by totiž náhodně došlo k zarovnání značek na nejvyšší bod hřídele, výrazně by se tím zvýšilo celkové házení. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 13

14 Výběr ložisek Stykový úhel Základním parametrem ložisek s kosoúhlým stykem je jejich stykový úhel. Tento typ ložisek může být axiálně zatížen pouze v jednom směru, pokud nejsou ložiska použita v sadách (viz univerzální sady). Zatížení vnitřního kroužku ve směru stykového úhlu. Zatížení proti stykovému úhlu nebo na čelní straně vnějšího kroužku způsobí demontáž kroužků a trvalé poškození ložiska. Stykové úhly 15 o 25 o y x y x x, y Body styku Běžně používané stykové úhly: Standardní řada přesných ložisek Řada ROBUST Axiální přesná ložiska Ložiska pro podporu kuličkových šroubů 60 Se zvětšujícím se stykovým úhlem se zvyšuje únosnost v axiálním směru, ale snižují se otáčky a životnost. Ložiska s kosoúhlým stykem s malými stykovými úhly jsou vhodnější pro vysokorychlostní aplikace a radiální zatížení. 7006CTRSULP3 7006A5TRSULP3 7006ATRSULP3 Používaný zejména v Japonsku Stykový úhel 15 o 25 o 30 o AXIÁLNÍ ZATÍŽENÍ RADIÁLNÍ ZAŤÍŽENÍ OTÁČKY AXIÁLNÍ ZATÍŽENÍ RADIÁLNÍ ZAŤÍŽENÍ OTÁČKY AXIÁLNÍ ZATÍŽENÍ RADIÁLNÍ ZAŤÍŽENÍ OTÁČKY Vliv stykového úhlu Pro vysokootáčkovou řadu ROBUST byl zvolen jako nejnižší standardní stykový úhel 18. Bylo prokázáno, že tento úhel je u vysokých otáček vhodnější z hlediska ohybové tuhosti ve srovnání s úhlem 15. Stykový úhel 18 poskytuje vyšší axiální tuhost než úhel 15, ale nižší radiální tuhost. Nicméně, jak je patrné z vřetenového diagramu uvedeného níže, důležitější je tuhost v ohybu. 14

15 Axiální tuhost Ohybová tuhost Radiální tuhost Ohybová tuhost Radiální tuhost U vysokootáčkových aplikací, kde jsou použita vřetena s integrovaným motorem (elektro vřetena), může být vývin vnitřního tepla mnohem vyšší než u vřeten poháněných řemenem. Nadměrný vývin tepla může způsobit snížení vnitřní vůle ložiska a poruchu ložiska. Axiální tuhost U těchto aplikací je vhodnější zvolit stykový úhel 25, protože má ve srovnání se stykovým úhlem 18 vyšší radiální vnitřní vůli a lépe tak snáší snížení vnitřní vůle v důsledku ohřátí. Integrovaný motor Příklady stykových úhlů vysokootáčkové a axiální řady 25BGR10STDUELP2 = 15 ROBUST vysokootáčkové aplikace pro broušení 30BNR10STDBELP = 18 ROBUST vysokootáčkové 30BER10STDBELP3 = 25 ROBUST vysokootáčkové 30BAR10STYNDBELP3 = 30 ROBUST axiální 30BTR10STYNDBELP3 = 40 ROBUST axiální 30TAC62BDFC9PN7A = 60 Ložiska pro podporu kuličkových šroubů VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 15

16 Výběr ložisek Univerzální sady Termín univerzální znamená, že ložiska mohou být použita v libovolném uspořádání, tedy do tandemu, zády k sobě do O nebo čely k sobě do X. f α Předpětí ložiska po montáži je dosaženo díky odsazení zadního čela vnitřního kroužku a předního čela vnějšího kroužku, Zády k sobě do O přičemž obě odsazení mají přesně stejný rozměr, takže univerzální ložisko může být použito v jakékoliv kombinaci. b f: Odsazení předního čela b: Odsazení zadního čela Univerzální ložisko f = b Čely k sobě do X Do tandemu SU = Jednotlivé univerzální ložisko DU = Univerzální pár DUD = Univerzální trojice QU = Univerzální čtveřice Další kombinace univerzálních ložisek jsou uvedeny níže Zády k sobě (DB) do O Většina aplikací u obráběcích strojů používá tento typ uspořádání. Předpětí se vytváří pomocí "mezery" (2 b) předních čel vnitřních kroužků, které jsou na hřídeli stlačeny k sobě pomocí pojistné matice. Tento typ uspořádání je obzvláště vhodný tam, kde se používají momentová zatížení, ale přesnost tělesa musí být vysoká, aby nedocházelo k nesouosostem. Čely k sobě (DF) do X DU Kombinace Toto uspořádání se často používá pro aplikace ložisek pro podporu kuličkových šroubů. Předpětí je vytvářeno "mezerou" (2 f) předních čel vnějších kroužků, které jsou společně DB DF DT stlačeny koncovým víkem v tělese. Tento typ uspořádání je vhodný zejména pokud nelze zajistit souosost mezi tělesy. To může být případ ložisek pro podporu kuličkových šroubů, DUD Kombinace protože kuličkové šrouby mohou být často dlouhé 1 až 5 metrů. Do tandemu (DT) DBD DFD DTD Toto uspořádání musí být použito s jiným ložiskem, nebo sadou ložisek v opačném směru, aby se dosáhlo předpětí (viz obrázek). Ložiska se používají v těchto uspořádáních, pokud je zapotřebí vyšší tuhost v důsledku vyšších axiálních zatížení vřetene. DBB DFF DBT QU Kombinace DFT DTT 16

17 0 Výběr ložisek Třídy přesnosti Ložiska jsou vyráběna v různých třídách přesnosti. Čím nižší je P číslo, tím menší je tolerance a větší přesnost chodu. NSK Britský British Standards normalizační Institution institut (BS (BS 292) 292) Americká Anti-Friction asociace Bearing výrobců Manufacturers ložisekassociation (AFBMA, Standard standard 20) ISO International (ISO 492) Standards Organisation (ISO 492) P5 EP5 ABEC5 P4 EP7 ABEC7 P3* Třída Class 5 Třída Class 4 - Třída Class P2 EP9 ABEC9 Tabulka ukazuje porovnání různých standardů přesnosti. NSK používá standard DIN, kde P2 má nejvyšší přesnost. NSK používá přesnost P3 (stejnou přesnost vnějších rozměrů jako P4, ale vyšší přesnost vnitřních rozměrů ložiska, stejně jako P2). DIN (Norma (Deutsche Deutsche Industrie Industrie) Norm) * Přesnost chodu P2, Rozměrová přesnost P4 Tolerance rozměrů P5 P4 Jmenovitý vnější průměr Tolerance vnějšího průměru - P2 P2 Tolerance vnitřních rozměrů radiální a axiální házení (přesnost chodu) Tolerance P2 a P3 je nejvyšší přesnost vnitřních rozměrů a geometrie ložiska, tedy nejlepší hodnoty radiálního a axiálního házení. 0 P4 & P3 P2 Radiální házení P2 & P3 P4 P4 & P3 Jmenovitý průměr díry Tolerance průměru díry Axiální házení P2 & P3 P4 Odstupňování po mikronech Všechna ložiska NSK mají odstupňování po mikronech pro průměr díry, vnější průměr a šířku. To znamená, že lze nalézt přesné rozměry každého ložiska. Sady ložisek jsou vybírány tak, že jednotlivá ložiska mají tolerance v jedné třetině celkové tolerance dané normou pro danou třídu přesnosti. To umožňuje optimální rozdělení zatížení na jednotlivá ložiska po montáži. Vnější rozměrové tolerance P2 jsou přibližně polovina hodnoty tolerancí P4, a proto jsou někdy používány pro náhodné párování. Ložiska s přesností P2 jsou však vždy dražší než ložiska s přesností P4. Tolerance pro ložisko 7014 (µm) P4 P3 P2 Průměr díry 0 až -7 0 až -7 0 až -4 Vnější průměr 0 až -8 0 až -8 0 až -5 Šířka 0 až až až -150 Příklad: Ložisko na obrázku (7008CTYNSULP4) má jmenovité rozměry z katalogu: Odchylka šířky Radiální házení 0 až 4 0 až 2,5 0 až 2,5 Axiální házení 0 až 5 0 až 2,5 0 až 2,5 Vnější průměr = 68 mm Odchylka vnějšího průměru = 4 µm Přesný vnější průměr = 67,996 mm Průměr díry = 40 mm Odchylka průměru díry = 4 µ Přesný průměr díry = 39,996 Šířka = 15mm Odchylka šířky = 100 µm Přesná šířka = 14,900 mm Odchylka průměru díry Odchylka vnějšího průměru 2. Užitečný tip Použití tříd přesnosti P3 je vždy levnější než P2. Díky odstupňování rozměrových odchylek po mikronech je možno vybrat ložiska pro párování do sad. Přesnost vnitřních rozměrů P3 je stejná jako P2. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 17

18 Výběr ložisek Předpětí ložiska s kosoúhlým stykem Předpětí mezi ložisky s kosoúhlým stykem je dosaženo upnutím páru, nebo více ložisek dohromady. EXTRA LEHKÉ (VL) STŘEDNÍ (M) NSK má 4 standardní stupně předpětí, jak je znázorněno na levé straně. To umožňuje velkou flexibilitu při konstrukci stroje, ale také při náhradě ložisek jiných značek ložisky NSK. LEHKÉ (L) TEŽKÉ (H) Všechna přesná ložiska s kosoúhlým stykem by měla pracovat s předpětím, a to z následujících důvodů: Eliminace radiální a axiální vůle Zvýšená tuhost Zmenšení házení, zvýšení přesnosti Pomáhá předcházet prokluzu kuliček při vysokých otáčkách Předpětí konstantní silou (pružinou) Nosník pružiny Předpětí axiálním nastavením kroužků Existují dva druhy metod předpětí: 1) Předpětí konstantní silou (pružinou) Tento typ předpětí se používá především u vřeten určených pro broušení nebo obrábění při velmi vysokých rychlostech. Otáčky uvedené v katalogu jsou všechny pro tento typ předpětí. Předpětí je dosaženo použitím sady vinutých, nebo diskových pružin. Jak je vidět na obrázku, i když se relativní poloha ložisek během provozu mění, zůstává velikost předpětí relativně konstantní. 2) Předpětí axiálním nastavením kroužků Jedná se o nejběžnější způsob předpětí. Ložiska mohou být montována s rozpěrnými kroužky, nebo bez nich. Hlavní výhodou tohoto typu předpětí je, že tuhost je mnohem vyšší. Mezní otáčky uvedené v katalogu však musí být upraveny podle velikosti předpětí a počtu ložisek v sadě. Rozpěrné kroužky Tyto informace jsou uvedeny v katalogu NSK SUPER PRECISION BEARINGS a jsou také v tabulce níže. Uspořádání EL L M H DB 0,85 0,80 0,65 0,55 DBB 0,80 0,75 0,60 0,45 DBD 0,75 0,70 0,55 0,40 Tabulka korekčního součinitele otáček NSK má tyto standardní stupně předpětí: EL = Extra lehké nejvyšší otáčky, méně tuhosti L = Lehké mírně vyšší tuhost M = Střední nižší otáčky, dobrá tuhost H = Těžké nejvyšší tuhost, nejnižší otáčky 18

19 Speciální předpětí a axiální vůle Gxx je speciální předpětí (xx je předpětí v kgf) CPxx je speciální předpětí (xx je střední předpětí v μm) CAxx je speciální vůle (xx je střední axiální vůle v μm) Vliv předpětí na výkon ložiska Množství předpětí ovlivňuje výkon ložisek s kosoúhlým stykem. Níže uvedené grafy znázorňují vliv na tuhost, teplotu, životnost a otáčky (d m n*) pro pár ložisek 7020 se stykovým úhlem 15. Speciální předpětí je k dispozici na vyžádání. V některých případech je označováno jako Gxx, kde xx je velikost předpětí, tj. G5 = 5 Kgf. Toto označení se používá hlavně pro některá speciální ložiska pro podporu kuličkových šroubů. Druhý způsob označení speciálního předpětí uvádí střední hodnotu axiální mezery mezi kroužky u dvojice ložisek, tj. CP10 = 10μm. Grafy ukazují, že s nárůstem předpětí se zvyšuje jak axiální, tak i radiální tuhost, otáčky se snižují a zvyšuje se teplota. Aby byla zachována vysoká tuhost, je nutné snížit otáčky. Podobně k dosažení vysokých otáček je nutné obětovat tuhost. Provoz při vyšších než mezních otáčkách s vysokým předpětím může vést k tepelné nestabilitě a předčasnému zadření ložiska. Axiální vůle Axiální vůle znamená, že u ložiska není počáteční předpětí. Toto uspořádání se často používá u aplikací, kde jsou vysoké otáčky a uložení vnitřního kroužku ložiska na hřídeli je mnohem těsnější než obvyklé. To zabraňuje ztrátě přesahu mezi vnitřním kroužkem a hřídelí v důsledku odstředivého rozpínání vnitřního kroužku. Pokud je ložisko montováno s větším přesahem, radiální roztažení ložiska po montáži způsobuje zvýšení předpětí na normální úroveň. Pokud jsou v aplikaci použita ložiska se speciální axiální vůlí, nesmí být nahrazena standardními ložisky s předpětím typu E, EL, M, nebo H bez případného snížení pracovních otáček. Mohlo by dojít k předčasnému zadření. Vliv předpětí na tuhost a otáčky Tuhost, Rigidity, N/μm N/µm Axial Axiální Rigidity tuhost Radial Radiální Rigidity tuhost 7020CDB (Contact (Stykový Angle úhel 15 ) ) Limiting Mezní hodnoty d mn Value dmn L Předpětí Preload M Předpětí Preload H Předpětí Preload Limiting Mezní d dmn, Axiální vůle (CA) + a Vliv předpětí na teplotu a životnost Teplota Bearing ložiska Temperature Životnost LIFE 7020CDB (Contact (Stykový Angle úhel 15 ) ) Bearing Zvýšení Temperature teploty ložiska, Rise, C C L L Předpětí Preload M Předpětí Preload H Předpětí Preload Únavová Rolling Fatigue trvanlivost, Life, h VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 19

20 Výběr ložisek Předpětí - ložiska s kosoúhlým stykem Kombinace ložisek Ložiska s kosoúhlým stykem se obvykle používají v sadách. Obvykle jako dvojice, trojice nebo čtveřice ložisek, a to pro zvýšení zatížení a tuhosti. Když se počet řad zvýší, tuhost a zatížitelnost se zvětší, ale mezní otáčky se sníží. V závislosti na uspořádání lze sadu ložisek zatěžovat buď z jednoho, nebo z obou směrů. Uspořádání DT může být zatíženo pouze v jednom směru, ale vzhledem k tomu, že jsou dvě ložiska se stykovým úhlem ve stejném směru, má dvojnásobnou axiální tuhost než jednořadé ložisko. Sada čtyř ložisek, uspořádaných symetricky, může nést zatížení v obou směrech a má dvojnásobnou axiální tuhost v obou směrech. *d m n = střední průměr ložiska (mm) otáčky v ot. /min D+d střední průměr = kde D = vnější průměr a d = průměr díry 2 Předpětí Preload=500 = N 250 N 250 N500 N Jak je vidět na obrázku, u trojice ložisek není předpětí rozloženo rovnoměrně na jednotlivá ložiska. Jedno ložisko má dvojnásobné předpětí a bude pracovat při mírně vyšší teplotě. V tabulce korekčních součinitelů otáček (strana 18) je vidět, že mezní otáčky trojice ložisek jsou nižší než u čtveřice. Zatížení lze aplikovat z obou směrů, ale větší zatížení z levé strany. Tuhost, Rigidity, N/μm N/µm Axiální Axial Rigidity tuhost Radiální Radial Rigidity tuhost 7020C_L (Předpětí) (Preload) Mezní Limiting hodnoty dmn Value dmn jednotlivé Single Row ložisko DB DBD DBB Limiting Mezní d dmn, 10 4 Únosnost a tuhost kombinace ložisek Únosnosti jednotlivých ložisek jsou uvedeny v katalogu NSK SUPER PRECISION BEARINGS. Níže uvedená tabulka zobrazuje součinitele dynamické (C r ), i statické (C or ) únosnosti pro kombinace ložisek. Dvojice Trojice Čtveřice C r C or C r C or C r C or 1,62 2 2,15 3 2,64 4 Katalog NSK SUPER PRECISION BEARINGS také uvádí předpětí a axiální tuhost pro dvojice všech typů ložisek s kosoúhlým stykem. Tyto informace jsou užitečné při testování nově sestaveného vřetene. Radiální tuhost lze jednoduše vypočítat pomocí součinitelů uvedených v tabulce níže. Například pro lehké předpětí a stykový úhel 15, bude radiální tuhost rovna 6 x axiální tuhost uvedená v katalogu. DB DT GC

21 Výpočet radiální tuhosti Chcete-li zjistit předpětí a axiální tuhost pro trojici a čtveřici ložisek (DBD a DBB), násobte hodnoty uvedené v katalogu součiniteli v tabulce vpravo. Výpočet tuhosti a předpětí pro kombinace ložisek Pro výpočet tuhosti nebo předpětí u kombinace ložisek vynásobte hodnotu tuhosti součinitelem v tabulce vpravo. Například pro výpočet radiální tuhosti pro trojici ložisek, je-li axiální tuhost jednotlivého ložiska 200 N/μm (hodnota z katalogu), bude pro stykový úhel 15 a lehké předpětí radiální tuhost rovna ,54 = 1848N / μm. EL L M H 15º 6,5 6,0 5,0 4,5 18º 4,5 25º 2,0 30º 1,4 40º 0,7 DBD DBB Součinitel předpětí 1,36 2 Axiální tuhost 1,48 2 Radiální tuhost 1, Užitečný tip V nouzové situaci, pokud není k dispozici ložisko s požadovaným předpětím a jsou použity rozpěrné kroužky, je možno použít ložiska s jiným předpětím a upravit rozměr rozpěrných kroužků. V katalogu NSK SUPER PRECISION BEARINGS je uvedena axiální vůle dvojice ložisek s kosoúhlým stykem pro různá předpětí. Příklad: Předpětí a tuhost Předpětí a tuhost (DB a DF uspořádání) Přesná kuličková ložiska s kosoúhlým stykem (Standardní řada) Výpočet radiální tuhosti Tabulka A EL L M H Vynásobte axiální tuhost tuhost součiniteli v tabulce A. 15 6,5 6,0 5,0 4,5 součiniteli v tabulce A. 18 4,5 25 2,0 30 1,4 40 0,7 Požadovaný typ je 7906CTRDUHP4, dostupné je pouze ložisko 7906CTRDUMP4. V tomto případě může být rozpěrný kroužek zbroušen tak, aby výsledné předpětí ložiska bylo H, tedy těžké, přestože je požito ložisko s M, tedy se středním předpětím. Z výše uvedené tabulky je pro 30 mm průměr díry axiální vůle pro těžké předpětí 16 μm a axiální vůle pro střední předpětí 9 μm. Pro změnu předpětí ze středního na těžké je nutné změnit délku rozpěrného kroužku o rozdíl, tj. 16μm 9μm = 7μm. V tomto případě, protože zvyšujeme předpětí, musíme zmenšit vnitřní rozpěrný kroužek o 7μm a vnější rozpěrný kroužek nechat nedotčený. Tyto informace lze nalézt v katalogu NSK SUPER PRECISION BEARINGS. Řada 79, úhel C Jmenovitý stykový úhel 15 Ocelové a keramické kuličky Jmenovitý EL L M H Kód díry průměr díry Předpětí Axiální tuhost Předpětí Axiální tuhost Předpětí Axiální tuhost Předpětí Axiální tuhost (mm) (N) (N/µm) (N) (N/µm) (N) (N/µm) (N) (N/µm) (5) (2) ( 1) ( 6) ,6 (4) (2) ( 3) ( 8) (3) (0) ( 4) ( 11) (3) (0) ( 5) ( 12) (1) ( 3) ( 8) ( 15) (1) ( 2) ( 9) ( 17) (0) ( 3) ( 9) ( 16) (2) ( 2) ( 9) ( 18) (1) ( 3) ( 12) ( 22) (0) ( 5) ( 12) ( 21) (0) ( 4) ( 14) ( 24) ( 1) ( 6) ( 15) ( 26) ( 1) ( 5) ( 14) ( 25) ( 2) ( 7) ( 16) ( 27) ( 4) ( 10) ( 22) ( 35) 168 Rozpěrné kroužky Hodnoty v ( ) ukazují měřenou axiální vůli Pravidlo: Chcete-li zvýšit předpětí: zmenšete vnitřní rozpěrný kroužek Chcete-li snížit předpětí: zmenšete vnější rozpěrný kroužek Upozornění: toto řešení by mělo být použito pouze ve vyjímečných situacích a změna by měla být zaznamenána do dokumentace vřetene, aby v případě výměny ložiska a rozpěrných kroužků nedošlo k použití ložisek s nesprávným předpětím. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 21

22 Výběr ložisek Předpětí válečková ložiska Aby vřetena obráběcích strojů měla vysokou přesnost a tuhost, musí použitá válečková ložiska pracovat s lehkou radiální vůlí, nebo předpětím. Radiální vůle S vůlí Block Měřící Gauge blok S předpětím Úchylkoměr Dial Gauge L Radiální vnitřní vůle (RIC) Přesná válečková ložiska jsou dodávána se standardními hodnotami radiální vnitřní vůle: CC1 pro válcové díry, CC0 pro kuželové díry CC9 je snížená vůle pro kuželové díry při použití s lehkým přesahem v uložení (nestandardní). Ložiska s vůlí CC9 by neměla být používána ve vysokých otáčkách, protože pak přesah nemusí být dostatečný. Vůli / předpětí ložiska s kuželovou dírou je možno snadno nastavit větším či menším nasunutím na kužel 1:12. Pomocí úchylkoměru lze přímo měřit pouze radiální vůli. Pokud má být použito radiální předpětí, je třeba buď použít speciální měřící přípravek NSK, nebo použít výpočtovou metodu popsanou v části Montáž. Montáž Mounting lehkým by poklepáním lightly tapping na rozpěrný the spacerkroužek 22

23 Tuhost ložiska 0,0012 Radiální posunutí, mm 0,0010 0,0008 0,0006 0,0004 0, ,008 Poměr životnosti 1,2 1,0 Ložisko: NN3020MBKR Radiální zatížení: N 0,006 0,004 0, ,002 0,004 0,006 0,008 Radiální vůle, mm Ložisko: NN3020MBKR Radiální zatížení: N Důvody pro použití předpětí Pokud je válečkové ložisko provozováno s vůlí, radiální zatížení nese pouze malá část válečků. Počet zatížených válečků se zvyšuje snižováním vůle. Při použití předpětí je patrné, že všechny válečky jsou zatížené, což zvyšuje životnost a také radiální tuhost ložiska. Velikost předpětí Zkoušky ukázaly, že optimální velikost předpětí je mezi 0 až -3 μm u předního válečkového ložiska a malá vůle (2 až 5 μm) u zadního válečkového ložiska vřetene. Níže uvedený graf ukazuje tuhost ložisek pro vůli (pravá strana) a předpětí (levá strana). Poměr životnosti 0,8 0,6 0,4 0,2 Vztah mezi životností a vůlí / předpětím je uveden níže. Hodnoty se budou lišit u různých velikostí ložisek, ale vztah je vždy stejný. 0 0,008 0,006 0,004 0, ,002 0,004 0,006 0,008 Radiální vůle, mm Axiální ložisko s kosoúhlým stykem Přední strana vřetene: Dvouřadé válečkové ložisko, obvykle s předpětím Zadní strana vřetene: dvouřadé válečkové ložisko, obvykle s lehkou vůlí VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 23

24 Výběr ložisek Párování ložisek Tabulka párování ložisek (Pokud jsou ložiska dodávána v sadách) DU DUD -3-1 Ložiska v sadě jsou ve výrobním závodě vybrána tak, aby maximální rozdíl v toleranci průměru díry a vnějšího průměru, byl v rámci jedné třetiny celkové tolerance odpovídající normě pro danou třídu přesnosti. Tím je zajištěno, že jakmile jsou ložiska namontována na hřídeli a v tělese, uložení všech ložisek jsou poměrně podobná a zatížení je rovnoměrně rozloženo na jednotlivá ložiska. QU Všechna ložiska NSK jsou 100% kontrolována a odchylka průměru díry a vnějšího průměru v mikronech je vyznačena jak na ložisku, tak na krabičce. Tento údaj o skutečných odchylkách rozměrů je velmi důležitý pro konstrukci vřetene a úpravu rozměrů hřídele a tělesa. Pro opravny vřeten jsou tyto informace také velmi důležité, protože umožňují větší flexibilitu při objednávání ložisek a různé kombinace uspořádání pro různé konstrukce vřetene. Bore & OD matching chart 72** 72 P2 Permissible difference of OD P3 in a matched set (μm) P4 P2 Permissible difference of bore P3 in a matched set (μm) P4 73** 73 P2 Permissible difference of OD P3 in a matched set (μm) P4 P2 Permissible difference of bore P3 in a matched set (μm) P4 NSK Super Precision Ball Bearings Universal bearing matching Super Precision ball bearings are made in accordance with the International Standards Organisation s dimension plans. All bearings in a set must be within permissible bore & OD deviation from nominal dimensions. This improves load sharing when bearings are mounted closely. The size difference of the OD and bore of sets of bearings is generally less than 1/3 of the size deviation. This chart can be used to identify thye permissible difference between OD's and bores in a set of bearings for precision grades for P2, P3 and P4. NSK poskytuje praktickou pomůcku (Bore & OD matching chart), která umožňuje snadný výběr ložisek do vhodných sad. Nejprve vyberte řadu, tj. 73xx, 72xx, 70xx nebo 79xx a potom třídu přesnosti P2, P3 nebo P4. Nastave příslušný kód díry ložiska a odečtěte přípustnou velikost odchylek průměru vnitřního kroužku a zároveň přípustnou odchylku průměru vnějšího kroužku pro každé ložisko v sadě. 79** 79 P2 Permissible difference of OD P3 in a matched set (μm) P4 P2 Permissible difference of bore P3 in a matched set (μm) P4 70** 70 P2 Permissible difference of OD P3 in a matched set (μm) P4 P2 Permissible difference of bore P3 in a matched set (μm) P4 The bearings are graded with the deviation in microns from the nominal size. Nominal Permissible difference from nominal dimensions Nominal Příklady vlevo ukazují, že pro velké ložisko lze použít větší odchylky mezi ložisky v sadě. Obecně většina ložisek může být párována s odchylkami do 2 mikronů, aby bylo dosaženo optimálního rozdělení zatížení. 24

25 Některá uspořádání sad ložisek Je zřejmé, že možných kombinací ložisek v sadách je tolik, že skladovat každou kombinaci pro různá uspořádání vřeten by bylo velmi nákladné. Při použití odstupňování po mikronech stačí pouze uskladnit vhodný počet SU ložisek nebo DU párů a z nich je vždy možno vybrat požadovanou sadu ložisek. Odchylky díry a vnějšího průměru musí být vždy menší, než jedna třetina celkové tolerance ložisek odpovídající normě pro danou třídu přesnosti. Jmenovitý vnější průměr Jedna třetina toleranční pásma Celková tolerance vnějšího průměru Jmenovitý průměr díry Jedna třetina toleranční pásma Celková tolerance průměru díry

26 Před montáží Mytí a příprava ložisek Aby bylo dosaženo optimálního výkonu vřetenových ložisek, je nutné zajistit, aby prostředí, ve kterém jsou namontována, bylo co nejčistší. Ideální místnost pro opravy vřeten Pracovní stůl Prostor pro demontáž Hrubé mytí Lidský vlas (řez) 60µm Otisk prstu (Mastnota) 15µm Kouřové částice 6µm Prachové částice 25µm Nástroje lis atd. Relativní velikost některých nečistot Pracovní stůl Prostor pro montáž Závěrečné mytí Nástroje lis atd. Mycí roztoky ložisek by měly být jemně filtrovány nejméně na 5 μm a veškeré přívodní proudy vzduchu by měly být filtrovány vhodnými odvlhčovači, aby se zabránilo kontaminaci vodou. Během montáže ložisek by měly být nástroje vždy čisté a bez otřepů, které by mohly způsobit poškození ložisek. Nečistoty Přesná ložiska jsou vyrobena za velmi přísných postupů s rozměrovou a geometrickou přesností měřenou v mikronech a submikronech. Je důležité chránit ložiska před nečistotami, tvrdými nebo měkkými, které by se během montáže mohly dostat do ložiska. Obrázek na levé straně ukazuje relativní velikost různých nečistot, které by mohly způsobit problémy při vniknutí do ložiska. Kovové úlomky jsou obvykle mnohem větší než zde ukázané příklady. Dalším užitečným způsobem, jak zabránit kontaminaci při montáži, je použití těsněných ložisek. Více informací o tomto sortimentu naleznete na straně 11. Ideálně by měla být demontáž a montáž vřetene oddělena, aby nedocházelo ke znečištění prostoru pro montáž. Je jasné, že v praxi to není vždy možné, proto níže je seznam některých jednoduchých, podstatných a zásadních vylepšení. V závislosti na aktuální situaci lze vybrat vhodné oblasti zlepšení: 1 Jednoduchá Samostatné mycí nádrže, Samostatná pracovní lavice 2 Podstatná Oddělené nástroje 3 Zásadní Oddělená místnost (personál s omezeným přístupem) Manipulace s ložisky Při manipulaci se vyvarujte silným otřesům. Rázové zatížení může poškrábat nebo poškodit ložisko, což může mít za následek selhání. Příliš silný náraz může způsobit otisk kuliček, zlomení nebo praskliny. Antikorozní ochrana Manipulace s ložisky holýma rukama může poškodit ložiskové plochy kvůli kyselé vlhkosti nebo jiným nečistotám na rukou. Při manipulaci s ložisky je nejlepší používat ochranné rukavice. 26

27 Balení ložisek Ložiska NSK dodávaná dle nových globálních specifikací balení není třeba před montáží ložiska vymývat. (A) Balení má následující parametry: Konzervační olej s nízkou viskozitou, který je chemicky kompatibilní s běžnými plastickými mazivy pro obráběcí stroje VPI (inhibitor par), který je vložen v samostatném sáčku v krabičce ložiska. Poskytuje extra ochranu proti korozi Ložisko je vakuově balené v polyethylenovém obalu pro větší ochranu před vnějším prostředím Stejná metoda balení se používá i u všech ložisek naplněných plastickým mazivem a u všech těsněných ložisek. Proto není třeba ložiska před montáží vymývat. Vymývání ložisek Za určitých okolností je nutné před montáží ložiska vymýt, a to v těchto případech: Balení neodpovídá výše popsané specifikaci Vyžadují se extrémně vysoké rychlosti, například při použití některých ložisek řady ROBUST Válečková ložiska ta zejména potřebují vymýt, aby se odstranil olejový film před měřením a nastavením správné radiální vnitřní vůle při montáži Způsob vymývání 1. K vymývání ložisek použijte petrolej nebo lehký olej. 2. Pro první mytí a závěrečný oplach použijte samostatné nádrže. Každá nádrž by měla být vybavena drátěným sítem, aby se zabránilo přímému kontaktu ložiska s jakýmikoliv nečistotami, které se mohly usadit na dně. 3. V první čistící nádrži (B) se vyvarujte otáčení ložisek. Po vyčištění vnějších povrchů měkkým kartáčem přemístěte ložiska do konečné čistící nádrže. 4. V konečné čistící nádrži (C) velmi lehce otáčejte ložisko rukou. Ujistěte se, že čistící kapalina v koncové čistící nádrži zůstává čistá. 5. Po čištění odstraňte přebytečnou čistící kapalinu z ložiska. Před nanesením maziva nebo oleje pomocí suchého hadříku nechte ložisko úplně vyschnout. Ložiska, která používají běžná plastická maziva, musí být před vystavením vnějším vlivům naplněna plastickým mazivem, jinak by kovové povrchy v této fázi zůstaly bez ochany proti korozi. (D) Ložiska mazaná olejem je třeba montovat tak, aby během montáže nedošlo k otáčení ložiska. Před montáží doporučujeme lehce pokrýt vnitřní a vnější povrch filmem čistého lehkého oleje, který usnadňuje montáž. (E) (A) (B) (C) (D) (E) Poznámka: Po umytí a čištění ložisek se před namazáním vyvarujte otáčení, mohlo by dojít k poškození valivých prvků a oběžných drah. Další informace naleznete na straně 28. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 27

28 Před montáží Mazání Správný postup mazání je velmi důležitý pro funkčnost a životnost ložiska. Je třeba věnovat zvýšenou pozornost tomu, aby při mazání ložiska nedošlo k jeho znečištění. Pokyny pro správné mazání ložisek jsou následující: Dbejte na to, aby byla víčka plechovek maziva vždy po použití vyměněna Uchovávejte nádoby/tuby s mazivy v čistém samostatném skladu za stálé teploty Značte nádoby/tuby daty, nikdy nepoužívejte mazivo starší tří let Pro dávkování maziva používejte čisté špachtle, v ideálním případě používejte plastové stříkačky Množství a umístění maziva v ložisku Ideální množství maziva pro vřetenová ložiska je 15% volného prostoru ložiska u ložisek s kosoúhlým stykem a 10% volného prostoru ložiska u válečkových ložisek. Přesná množství v kubických centimetrech pro kompletní sortiment ložisek NSK najdete v tabulce na straně 29. U ložisek s kosoúhlým stykem s klecí typu TYN s vedením kuličkami: mazivo rovnoměrně naneste mezi kuličky z obou stran ložiska. U ložisek s textitovou klecí vedenou vnějším kroužkem naneste polovinu určeného množství maziva mezi oběžnou dráhu vnitřního kroužku a klec na zadní straně ložiska a zbývající polovinou mezi klec a oběžnou dráhu vnějšího kroužku na čelní straně ložiska. Ručně otočte ložisko, abyste rovnoměrně rozložili mazivo na povrchu oběžných drah, kuliček a klece. (A) Místa plnění mazivem (ložisko s textitovou klecí vedenou vnějším kroužkem) (B) Pro válečková ložiska: 1. Naneste asi 80% množství maziva kolem valivých ploch válečků, přičemž dbejte na to, aby na vnitřním průměru klece nebylo příliš maziva. (Při spuštění může způsobit zvýšení teploty.) 2. Uhlaďte tenký povlak maziva na válečcích včetně jejich bočních ploch, stykových bodů klece a válečků a podél čelních okrajů všech okének klece. 3. Použijte zbývající 20% maziva k nanesení tenkého filmu na povrch oběžné dráhy vnějšího kroužku. (B) (A) 4. Užitečný tip Použijte injekční stříkačku, abyste správné množství maziva aplikovali na správném místě. 28

29 Doporučené množství maziva pro vřetenová ložiska Správné mazání je velmi důležité pro funkčnost a životnost ložiska. Vždy je třeba dbát na to, aby nedošlo ke kontaminaci ložiska nečistotami. Kód díry Průměr díry (mm) BNR19, BGR19 BER19, 79XX (cm 3 ) Kuličková ložiska s kosoúhlým stykem: 15% vnitřního volného prostoru BGR10 70XX (cm 3 ) BGR02 72XX (cm 3 ) BNR10, BAR10 BER10, BTR10 (cm 3 ) Poznámka: u nově sestaveného vřetena vždy nejprve proveďte záběh, teprve poté je možný provoz při plné rychlosti, viz strana 28. Množství maziva u "xxtac20(29)x(d)" by mělo být stejné jako u dvouřadých válečkových ložisek, která jsou použita s tímto ložiskem Ložiska pro podporu kuličkových šroubů 50% Válečková ložiska: 10% vnitřního volného prostoru Jednotka: cm 3 /ložisko 5 5 0, ,04 0, , ,12 0, ,06 0,13 0, ,06 0,14 0, ,11 0,18 0,29 2, ,13 0,24 0,41 2, ,23 0,44 0,68 2, ,27 0,52 0,85 3,00 0, ,31 0,69 1,20 0,58 3,20 0,6 0, ,48 0,98 1,70 0,78 3,80 0,8 0, ,75 1,20 2,10 0,92 3,90/8,80* 1,0 0, ,83 1,50 2,60 1,20 4,20/9,70** 1,3 1, ,91 1,60 3,00 1,20 10,20 1,4 1, ,10 2,40 3,90 1,70 10,20/12,00*** 2,0 1, ,20 2,60 4,80 1,80 12,00 2,1 1, ,30 2,60 5,70 1,90 2,2 1, ,10 3,60 6,50 2,80 3,2 2, ,30 3,60 7,00 2,90 3,5 2, ,40 5,10 8,70 3,80 4,7 3, ,50 5,30 11,00 4,00 4,9 3, ,60 6,60 13,00 5,50 6,5 4, ,60 6,80 16,00 5,70 6,6 4, ,90 7,20 19,00 6,10 5,4 4,5 6,8 4, ,10 9,00 23,00 7,60 5,6 4,6 9,3 5, ,20 12,00 27,00 9,10 5,7 4,8 11,0 7, ,90 12,00 31,00 9,80 8,4 6,5 12,5 8, ,00 18,00 34,00 15,00 11,0 8,5 18,0 12, ,90 20,00 42,00 17,00 12,0 9,3 20,0 12, ,00 25,00 53,00 22,00 24,0 14,0 23, ,00 34,00 26,00 20,0 15,0 29, ,00 42,00 33,00 21,0 15,0 38, ,00 51,00 46,00 28,0 23,0 51, ,00 47,00 50,00 30,0 24,0 54, ,00 76,00 61,00 44,0 35,0 69, ,00 37, ,00 40, ,00 70, ,00 75,0 TAC (cm 3 ) NN49 (cm 3 ) NN39 (cm 3 ) NN30 (cm 3 ) N10 (cm 3 ) * 40TAC72 a 40TAC90 ** 45TAC75 a 45TAC100 *** 55TAC100 a 55TAC120 VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 29

30 Před montáží Kontroly součástí Některá vřetena jsou poměrně komplikovaná a jejich sestavení může trvat poměrně dlouho. V takových případech je zvlášť důležité kontrolovat všechny součásti během procesu montáže, což může eliminovat zbytečné problémy na konci procesu při uvedení stroje do provozu. Dodržujte prosím následující pokyny: Hřídele a tělesa zkontrolujte, zda nemají otřepy či jiné vady povrchového zpracování. Zkontrolujte rozměry vnějšího průměru hřídele a průměru díry uložení, aby byl dodržen požadovaný přesah nebo vůle uložení ložisek (doporučená uložení pro hřídele a tělesa jsou uvedena v katalogu). Obecně se na hřídel použije uložení s přesahem za předpokladu, že vnitřní kroužek rotuje a uložení v tělese je volné Dbejte na to, abyste rozměry součástí měřili v různých polohách, kvůli kontrole kuželovitosti a házení (obrázek A znázorňuje typická měření hřídele a obrázek B typické měření tělesa) Při provádění jakýchkoli měření vždy zajistěte, aby součásti byly tepelně stabilní Kontroly házení Vždy zkontrolujte radiální a axiální házení, aby ložiska mohla být namontována s nejvyšší možnou přesností. V ideálním případě by měla být hřídel měřena při upnutí mezi přesnými středy. Pokud to není možné, umístěte hřídel na rovnou desku, jak je znázorněno na obrázku C. Typické cílové hodnoty budou záviset na aplikaci, ale obecně by měly být 3 až 5 mikronů. Měření házení tělesa je poněkud obtížnější, a přestože není tak důležité jako házení hřídele, může být podstatné pro bezchybnou montáž. Obrázek D zobrazuje typický způsob měření házení tělesa a víka vřetene. Typické cílové hodnoty budou záviset na aplikaci, ale obecně by měly být 3 až 5 mikronů. Rozpěrné kroužky Rozpěrné kroužky vnitřního a vnějšího kroužku vřetenových ložisek by měly mít stejnou délku. (Jakýkoliv rozdíl ovlivní předpětí). V ideálním případě by měly být obrobeny společně na správnou šířku. Chyby rovnoběžnosti by neměly překročit 3 mikrony. (Vyšší hodnoty mohou způsobit nepřesnost a zvýšenou hlučnost ložisek). 5. Užitečný tip Je dobré, aby všechny měřené součásti byly v montážní místnosti celých 24 hodin před vlastním měřením. To umožní tepelné vyrovnání všech součástí na teplotu místnosti a nástrojů. 30

31 Obrázek A: Měření hřídele Obrázek B: Měření tělesa Obrázek C: Házení osazení hřídele Obr. D: Házení tělesa a víka vřetene Přední víko V obou případech otáčejte víkem

32 Montáž Montáž ložisek na hřídel Existují dva hlavní způsoby montáže ložisek na hřídel a to buď zastudena nebo zatepla. Montáž zastudena Montáž zastudena se používá pro menší ložiska, typicky s průměrem díry menším než 30 mm. Je dobré lehce naolejovat kontaktní plochy součástí, aby se snížila síla potřebná pro montáž. Při montáži vnitřního kroužku je třeba dbát na to, aby síla lisu působila na vnitřní kroužek. Ve znázorněném schématu je v narážecím přípravku vidět otvor umožňující únik vzduchu. Montáž zastudena Válečková ložiska Pokud je ložisko rozebíratelné, lze vnitřní a vnější kroužky namontovat na hřídel a do tělesa samostatně. Při sestavení je třeba dbát na to, aby byla zajištěna souosost kroužků, aby se zabránilo poškrábání kontaktních ploch. Špatná metoda Roztažnost díry Graf roztažnosti µm Teplotní rozdíl T=80 C 70 C 60 C 50 C 40 C 30 C 20 C mm Průměr díry r5 p6 n6 m5 k5 j5 6. Užitečný tip Horkovzdušná pistole může být velmi užitečná pro nasměrování tepla pouze na vnitřní kroužek (zejména u velkých ložisek). Tato metoda může být také použita k ohřevu tělesa před vložením sestavy hřídele a ložisek. 32

33 Montáž zatepla Používá se pro montáž větších ložisek. Při zahřívání vnitřního kroužku dojde ke zvětšení průměru díry a díky tomu je montáž na hřídel snadná. Je třeba dbát na to, aby nedošlo k přehřátí ložiska, v ideálním případě je třeba rozšiřovat pouze vnitřní kroužek. Na ložisko by mělo působit maximálně 120 C. Při průměru díry 80 mm dosáhneme zahřátím vnitřního kroužku o 40 C nad teplotu vnějšího kroužku jeho rozšíření o 40 μm. (viz graf roztažnosti). Ohřev na plotýnce Při ohřevu ložiska na plotýnce se doporučuje použít ocelový kroužek mezi plotýnkou a vnitřním kroužkem ložiska, aby bylo teplo vedeno k vnitřnímu kroužku a předešlo se ohřevu kuliček, klece, vnějšího kroužku a maziva. Indukční ohřev Použití indukčního ohřívače je velmi vhodný způsob ohřevu vnitřního kroužku. Teplotu kroužku je u této metody možno přesně měřit a zabránit tak přehřátí ložiska. Spacer Distanční kroužek Proces Ložisko ohřejte na požadovanou teplotu plus 20 až 30 C (rezerva pro ztrátu teploty mezi vyjmutím z ohřívače a nasazením na hřídel). Po namontování na hřídel je třeba ložisko zatížit v axiálním směru až do té doby, než dostatečně vychladne. Vzhledem k tomu, že se ložisko během chladnutí bude smršťovat v axiálním i radiálním směru, nemusí bez dodatečného tlaku správně sedět. Než začnete montovat další ložisko, nechte ochladit na pokojovou teplotu + 5 C. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 33

34 Montáž Utahovací moment pojistné matice / kontrola házení Utahovací moment pojistné matice Je důležité, aby pojistná matice byla dotažena správným utahovacím momentem tak, aby došlo ke stažení kroužků ložisek k sobě a tím k vytvoření požadovaného předpětí. Tím se také předejde možnosti uvolnění matice během provozu. Důležité je také nepoužívat nadměrnou sílu, protože by mohlo dojít k deformaci kroužků a tím i oběžných drah ložisek a ke ztrátě přesnosti a možné poruše. Pokud jsou mezi ložisky distanční kroužky, nadměrná axiální síla by mohla deformovat vnitřní distanční kroužek, což by zvýšilo předpětí. Kontrola vřetene Je vždy dobré kontrolovat vřeteno v každé fázi procesu montáže. Po namontování předních ložisek a dotažení pojistné matice zkontrolujte radiální házení vřetene podle obrázku. Jako cílová hodnota házení se doporučuje méně než 2 μm, avšak pokud jsou pracovní otáčky nízké, jsou přijatelné hodnoty až do 5 μm. Jemné poklepání na čelo vnějšího kroužku může pomoci upravit házení. Použitím koncového víka a ocelového kroužku pro podepření vřetene na čele vnějšího kroužku lze vřeteno otáčet a na hřídeli měřit házení. Hodnoty by měly být méně než 5 μm. Nepřesnosti pojistné matice mohou způsobit, že hřídel a ložisko se při utažení ohnou. Užitečný tip na straně 35 zobrazuje jednu z metod pro snížení tohoto efektu. Házení čela vnějšího kroužku vůči oběžné dráze Úchylka házení vnější válcové plochy vůči referenčnímu čelu vnějšího kroužku (radiální házení) 34

35 Níže uvedená tabulka zobrazuje jak axiální sílu (má význam při použití hydraulické pojistné matice), tak také doporučený utahovací moment u standardních pojistných matic. Jmenovitý průměr díry ložiska (mm) Utahovací síla pojistné matice (N) Utahovací moment pojistné matice (N-m) Užitečný tip Pokud If error je is hřídel in this ohnutá v direction tomto směru Gently tapping the nut in this position can Jemné reduce poklepání the bending matice v tomto místě error může snížit chybu VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 35

36 Montáž Utahovací moment pojistné matice / kontrola házení Montáž do tělesa Při montáži ložisek do tělesa je třeba opatrnosti. Obvykle se používá volné uložení, ale pokud není zaručena souosost, mohlo by dojít k poškození nebo demontáži ložiska. Ohřívání tělesa pomocí teplovzdušné pistole (viz Užitečné tipy) pomáhá zvýšit vůli a vyhnout se tomuto problému. Pojistná matice Uspořádání zády k sobě do O 1. Namontujte ložisko. 2. Utáhněte pojistnou matici. 3. Sestavu vložte do tělesa (viz obrázek vlevo). Víko Uspořádání čely k sobě do X 1. Nalisujte ložiska do tělesa. 2. Dotáhněte víko, čímž dosáhnete předpětí ložisek. 3. Vložte hřídel do vnitřního kroužku a utáhněte pojistnou matici. Dotažení víka Pokud není víko vřetene správně dotaženo, může dojít k deformaci ložiskových kroužků. Víko Šrouby (4 místa) Vnější kroužek Příklad znázorněný vlevo ukazuje vliv nerovnoměrného dotažení víka; v tomto případě jsou použity pouze čtyři šrouby a nejsou rovnoměrně utaženy. Před utažením Utahování upraveno o 10 μm 1 µm 1 µm Po utažení 1 µm 1 µm Utahování upraveno o 50 μm Hodnocená oblast (Vnější kroužek) Úprava dotažení Šrouby (6 míst) Hodnocená oblast (Vnější kroužek) To může způsobit deformaci oběžné dráhy, která může vést k vibracím, ztrátě přesnosti a předčasnému selhání ložiska. V ideálním případě by po sestavení vřetene měla být změřena mezera pomocí hloubkového mikrometru, což umožňuje nastavit správné dotažení víka. V příkladu na levé straně bylo šest upevňovacích šroubů rovnoměrně utaženo. Na druhém grafu byla mezera příliš velká a to může také způsobit deformaci oběžné dráhy. 36

37 Soustřednost tělesa Soustřednost tělesa zadních ložisek vřetene lze měřit podle obrázku vlevo. Tato hodnota by měla být menší než 10 μm, ideálně 5 μm. Konečná kontrola házení by měla být prováděna na plně smontovaném vřetenu radiálně a axiálně vepředu a radiálně vzadu. Cílové hodnoty házení by neměly být větší než 5 μm. Pro vysokorychlostní vřetena se typicky doporučuje hodnota 1 až 2 μm. Jmenovitý průměr díry ložiska (mm) Vůle mezi víkem a tělesem (mm) Jmenovitý průměr díry ložiska (mm) Vůle mezi víkem a tělesem (mm) až až Tabulka ukazuje správnou velikost mezery mezi víkem a tělesem aby bylo dosaženo správného dotažení víka. 8. Užitečný tip Při montáži válečkových ložisek je do tělesa nejprve nalisován vnější kroužek. Před vsunutím sestavy vřetene s vnitřním kroužkem a válečky lehce namažte oběžnou dráhu vnějšího kroužku plastickým mazivem nebo olejem. Při vkládání sestavou lehce otáčejte, to minimalizuje možnost poškození vnější oběžné dráhy a válečků. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 37

38 Montáž Montáž válečkových ložisek s kuželovou dírou Pomocí výpočtu D D h Jak je uvedeno na straně 22, vůle válečkového ložiska po montáži je pro funkci vřetene velmi důležitá. Při použití ložisek s kuželovou dírou se doporučuje nastavit malé předpětí na přední straně vřetene a malou vůli na zadní části vřetene. Tento postup lze snadno provést pomocí speciálních GN měřidel (viz následující část). V tomto případě je ovšem potřeba pro každou velikost ložiska jiné měřidlo, což není vždy praktické a hlavně ekonomické. Tato část vysvětluje, jak nastavit požadované předpětí nebo vůli bez použití speciálního měřidla. Krok 1 Určete velikost smrštění průměru oběžné dráhy vnějšího kroužku po montáži do tělesa. re (smrštění) může být vypočítáno nebo změřeno. Výpočet re = (Dh D) h (Pokud re >= 0, re = 0) Dh: Průměr díry tělesa D: Vnější průměr vnějšího kroužku h: Redukční součinitel (řada NN30xx, N10: 0,62) (řada NN39xx, NN49: 0,70) Úchylkoměr Měření Ujistěte se, že vnější kroužek a těleso mají stejnou stabilní teplotu. Nejprve změřte na čtyřech různých místech vnitřní průměr vnějšího kroužku před vložením do tělesa. r m Vložte vnější kroužek do tělesa a opakujte měření. Velikost smrštění (pokud existuje) vypočtěte z průměrů naměřených hodnot a hodnotu zaznamenejte. Vnitřní kroužek Válečky Vnější kroužek Krok 2 Určete počáteční radiální vůli rm. GC

39 Měřící blok Úchylkoměr Odstraňte olej na kuželovém povrchu hřídele a vnitřního kroužku. Namontujte sestavu vnitřního kroužku s válečky a nasuňte vnější kroužek na válečky. Na vnější průměr L vnějšího kroužku (* 1) přiložte úchylkoměr. α Montáž lehkým poklepáním na distanční kroužek Krok 3 Lehce utáhněte pojistnou matici; to posune ložisko po kuželu 1:12 a rozšíří vnitřní kroužek, čímž dojde ke snížení radiální vnitřní vůle ložiska. Změřte radiální vůli pohybem vnějšího kroužku dolů a nahoru. Pokračujte v utahování pojistné matice (tj. nasunutí ložiska na kužel), dokud nebude měřená radiální vůle přibližně 0,005mm (* 2). φ d Kužel 1:12 d1 φ Poznámky: (*1) Pokud měření trvá příliš dlouho, teplota vnějšího kroužku se může zvýšit na tělesnou teplotu, což vede k chybnému měření. Vždy se doporučuje používat rukavice, sníží se tak přenos tepla. (*2) Pokud je radiální vůle příliš velká, vnější kroužek by se mohl při ručním stlačení deformovat na elipsu. B To by vedlo k chybnému měření. Proto je přijatelná vůle okolo 0,005mm (0,005mm je cílová hodnota, ale 0,001mm až 0,002mm je také přijatelná hodnota). Krok 4 Pokud je hodnota Δrm nastavena na přibližně 0,005 mm, zaznamenejte tuto hodnotu a změřte vzdálenost od osazení hřídele k čelní straně vnitřního kroužku (vzdálenost L) pomocí spárových měrek (měřícího bloku). Při použití spárových měrek je třeba opatrnosti, jelikož vnitřní kroužek může být nakloněn působením měrky. Zaznamenejte průměrnou vzdálenost ze dvou až tří měření (* 3). VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 39

40 Montáž Montáž válečkových ložisek s kuželovou dírou Pomocí výpočtu Měřicí blok je možno vložit Měřicí blok není možno vložit Krok 5 Vypočítejte požadovanou délku La pro výrobu distančního kroužku pro požadovanou vůli nebo předpětí podle následujícího vzorce: La = L (K ( rm r + re)) Poměr dutosti hřídele a součinitel Poměr duté hřídele k o Součinitel K 45 55% % % 16 L a : Finální rozměry distančního kroužku pro nastavení radiální vůle po montáži L: Šířka měřicího bloku (naměřený výsledek z kroku 4) r m : Pohyb vnějšího kroužku v radiálním směru (naměřený výsledek z kroku 3) r: Cílová radiální vůle nebo předpětí po montáži r e : Smrštění vnějšího průměru oběžné dráhy po montáži do tělesa K: Součinitel (konstanta, která závisí na smrštění dutého hřídele s 1/12 kuželovou dírou) (pro plnou hřídel K = 12) K 0 : Poměr dutosti hřídele = A/B 100 A: Průměr díry hřídele B: Vnější průměr hřídele 40

41 Příklad výpočtu L = 20,55 (vzdálenost mezi vnitřním kroužkem a osazením) r m = 0,007 (měřená radiální vůle (zdvih)) r = 0,002 (požadovaná radiální vůle), tj. předpětí r e = 0,004 (snížení radiální vůle po montáži do tělesa) K = 15 (Poměr dutosti hřídele je 60%) La = 20,55 (15 ( 0,007 ( 0,002) 0,004)) (Dávejte pozor na znaménka ( ) = +) La = 20,475 mm Pokud byla použita pevná hřídel, hodnota K je 12 tj. kužel 1:12 V tomto případě La (šířka rozpěrného kroužku) = 20,490 mm Poznámky: (*3) Pro měření rozměru L se použije hodnota získaná při zasunutí měřicího bloku na levé straně obrázku u kroku 5. Na pravé straně je vidět, že měřící blok nemůže být zasunut (To je způsobeno nakloněním čelní plochy vnitřního kroužku vůči osazení hřídele). 9. Užitečný tip Vzorec může být zjednodušen použitím součinitele pevného hřídele 12 pro všechny duté hřídele. To bude mít za následek mírně nižší předpětí, ale snížení je snadno zapamatovatelné α z poměru kuželu 1:12, tj. při každém posunu na kuželu o 12 μm se vnitřní vůle zmenší o 1 μm. φ d Kužel 1:12 d1 φ V tomto případě použijte stejné hodnoty jako výše, ale s K = 12, La = 20,49 mm. Rozdíl v radiálním pohybu je pouze (20,49 20,475) / 12 = 1,2 μm. Ve výsledku tedy předpětí bude o 0,8 μm nižší než cílové předpětí 2 μm (lehce nižší předpětí než cílové, je pro vřeteno B bezpečnější než předpětí vyyšší). VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 41

42 Montáž Montáž válečkových ložisek s kuželovou dírou Pomocí měření Montáž válečkových ložisek pomocí měření Jak je uvedeno na straně 22, vůle válečkového ložiska po montáži je pro funkci vřetene velmi důležitá. Při použití ložisek s kuželovou dírou se doporučuje nastavit malé předpětí na přední straně vřetene a malou vůli na zadní části vřetene. Tento postup lze snadno provést pomocí speciálních GN měřidel. GN měřidlo je měřící přípravek určený pro přesnou montáž válečkového ložiska s kuželovou dírou na hřídel vřetene. Po montáži se GN měřidlo používá pro kontrolu radiální vnitřní vůle ložiska. Použití GN měřidla je výhodné zejména pokud má být válečkové ložisko použito s předpětím. Postup Krok 1 Vložte vnější kroužek do tělesa. (Obvykle zhruba 2μm vůle až 2μm přesahu.) Krok 2 Pomocí dutinoměru změřte průměr díry vnějšího kroužku na přibližně čtyřech různých místech. Vypočítejte průměr měření a nastavte měřidlo na nulu. (A) (Ujistěte se, že všechny součásti, tedy vnější kroužek v tělese, vnitřní kroužek a hřídel, mají stejnou teplotu než měřidlo nastavíte na nulu.) Krok 3 Nastavte vnitřní průměr GN měřidla. Cílem je nastavit průměr díry GN měřidla tak, aby byl stejný jako průměr díry vnějšího kroužku v tělese. (B) Nejprve povolte zajišťovací šroub GN měřidla. Úchylkoměr Zajišťovací šroub měřidla GN30XX Těleso měřidla Rukojeť Pomocí dutinoměru nastaveného na nulu nastavte vnitřní průměr GN měřidla a dotáhněte zajišťovací šroub měřidla (viz obrázek vlevo). (GN měřidlo používejte ve svislé poloze, abyste předešli nepřesnostem díky jeho vlastní hmotnosti.) Krok 4 Ovládání ukazovátka NIPPON SEIKO Je třeba použít korekční součinitel měřidla. Pomocí ovládacího prvku ukazovátka na GN měřidle nastavte hlavní ukazatel Stavěcí šroub na červenou čáru na skle měřidla. Ujistěte se, že se krátká ručička nachází kolem polohy 2 na sekundárním číselníku. (C) (A) (B) (Korekce měřidla koriguje pružnou deformaci válečků v důsledku tlaku při měření. Množství korekce pro každé měřidlo je určeno z výroby.) Krok 5 Namontujte vyčištěný vnitřní kroužek (dosud nenamazaný) (C) na hřídel a lehce utáhněte pojistnou matici hřídele. (D) 42

43 Krok 6 Rozevřete GN měřidlo stavěcím šroubem přibližně o 0,2 až 0,3 mm. Nasuňte měřidlo na vnitřní kroužek s válečky a uvolněte stavěcí šroub, abyste umožnili GN měřidlu pružně sevřít válečky. (D) Krok 7 Pootáčejte GN měřidlem lehce okolo osy hřídele, jak ukazuje obrázek, aby se indikátor mohl stabilizovat. Utahujte pojistnou matici, dokud měřidlo neukazuje nulu. Příklad 1 Příklad 2 Krok 8 Rozevřete GN měřidlo stavěcím šroubem a opatrně sestavu vnitřního kroužku s válečky vysuňte, vyhněte se jakémukoli nárazu válečků na měřidlo. Krok 9 Změřte mezeru mezi čelní plochou vnitřního kroužku ložiska a osazením hřídele. Měřte pomocí spárových měrek (měřícího bloku) ve více polohách (ideálně 4) a zaznamenejte průměrnou hodnotu. Finální rozpěrný kroužek by měl být vyroben s touto délkou GN30XX NIPPON SEIKO Naměřené hodnoty Pokud ručička úchylkoměru ukazuje hodnotu vpravo od nuly, znamená to, že v ložisku je vůle, pokud hodnotu vlevo od nuly, je v ložisku předpětí. Skutečná hodnota vůle nebo předpětí je rovna polovině naměřené hodnoty. Příklad 1: Naměřená hodnota je 2 vlevo od nuly, což znamená -1 μm vůle, tedy 1 μm předpětí. Příklad 2: Naměřená hodnota je 4, což znamená 2 μm vůle. Krok 10 Demontujte pojistnou matici a ložisko z hřídele. Nasaďte upravený rozpěrný kroužek a znovu sestavte ložisko a pojistnou matici. Krok 11 Znovu zkontrolujte hodnotu vůle/předpětí umístěním rozšířeného měřidla přes válečky a nastavte šroub, aby se měřidlo mohlo dotknout válečků. Pomocí postupu v kroku 7 znovu zkontrolujte, zda byly dosaženy cílové hodnoty vůle / předpětí. Rozpěrný kroužek Pojistná matice 10. Užitečný tip V případě, kdy je společně s válečkovým ložiskem použito axiální ložisko, je lepší vyrobit montážní rozpěrný kroužek se stejnou šířkou jako je šířka axiálních ložisek a ten použít pro měření a nastavení vůle válečkového ložiska. To zabrání poškození při vícenásobné montáži a demontáží axiálních ložisek na vřeteno. Sestava vnitřního kroužku s válečky Montážní rozpěrný kroužek VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 43

44 Montáž Typická uspořádání vřeten Typické středněotáčkové vřeteno Typ vřetene: Typ 1 Volná strana Předpětí axiálním nastavením kroužků Vnější kroužky jsou v tělese uloženy volně Pevná strana Předpětí axiálním nastavením kroužků Vnější kroužky jsou v tělese axiálně pevné Typické aplikace: Obráběcí stroje a obráběcí centra Typické vřeteno pracovní hlavy Poznámka: Všechna ložiska jsou předepjata společně, tj. jako jedna sada. Oba rozpěrné kroužky musí mít stejnou délku Typ vřetene: Typ 2 Typické aplikace: Obráběcí stroje a obráběcí centra Typické vysokootáčkové vřeteno Typ vřetene: Typ 3 Poznámka: Ložiska na předním konci jsou v tělese axiálně pevná, předpětí je nastaveno pružinami na zadním ložisku Typické aplikace: Vysokorychlostní brousicí vřeteno 44

45 Montáž Přehled uspořádání vřeten Uložení ložiska na hřídeli a v tělese Na štítku krabičky s přesnými ložisky NSK jsou uvedeny odchylky od jmenovitého průměru díry ložiska a vnějšího průměru na jeden mikron. Změřte vnější průměr hřídele a vnitřní průměr tělesa v místech uložení. Vypočítejte uložení pro hřídel a těleso a porovnejte se specifikací výrobce vřetene nebo s doporučením NSK. Nadměrný přesah uložení na hřídeli, nebo nedostatečná vůle v tělese, může vést k nadměrnému předpětí ložiska a zadření. Nedostatečná vůle v tělese na zadní straně vřetena může zabránit axiálnímu pohybu ložisek v tělese. Ta je nutná pro kompenzaci prodloužení/smrštění hřídele. f b D = Vnější průměr d = Průměr díry C = Šířka VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 45

46 Montáž Vřetena pro vysoká zatížení Válečková ložiska (přední a zadní strana) Dvouřadá válečková ložiska (NN3XXX) s kuželovou dírou umožňují přesné nastavení vnitřní vůle (mezi válečky a vnitřním průměrem vnějšího kroužku). Zkontrolujte, zda se kuželovitost díry ložiska a hřídele shodují. Radiální vůle závisí na výrobci vřetene, konstrukci vřetene, otáčkách, provozní teplotě atd. (Viz specifikace výrobce vřetene nebo doporučení NSK). Obvyklé cílové předpětí je 2μm. Cílové uložení pro vnější kroužek do tělesa je vůle 2μm až přesah 2μm. Přední strana: Nadměrné předpětí (záporná radiální vůle) může mít za následek vysoký nárůst teploty za provozu ložiska a jeho zadření. Zadní strana: Toto ložisko je obvykle namontováno s větší radiální vůlí než ložisko na přední straně, aby byl zajištěn volný axiální posun ložiska při prodloužení/smrštění hřídele vlivem tepelné roztažnosti. Obvykle cílová vůle je 5 μm. Axiální kuličková ložiska s kosoúhlým stykem Axiální ložiska s kosoúhlým stykem můžou být typu BAR (30 º) nebo BTR (40 º). Tato ložiska jsou navržena tak, aby nesla pouze axiální zatížení díky speciální toleranci vnějšího průměru. Ložiska s kosoúhlým stykem s normální tolerancí vnějšího průměru mohou selhat. Dvouřadé válečkové ložisko nese radiální zatížení. Zadní strana Přední strana Labyrintové těsnění na přední straně Většina konstrukcí vřetene by měla obsahovat labyrintové těsnění, které minimalizuje kontaminaci nečistotami. Labyrintové konstrukce, které používají tlakový vzduch, by měly používat čistý, suchý vzduch. Proud chladicí kapaliny by nikdy neměl směřovat na čelo vřetena. Rozpěrný kroužek Tento kroužek je mezi osazením hřídele a čelem vnitřního kroužku dvouřadého válečkového ložiska (NN3xxx). Šířka kroužku určuje polohu ložiska na kuželu hřídele a tím i radiální vnitřní vůli válečkového ložiska po montáži. Obrobte kroužek na šířku požadovanou pro nastavení radiální vnitřní vůle a konečnou montáž ložiska NN3xxx. Pojistná matice Dostatečně utáhněte pojistnou matici, aby nedošlo k uvolnění ložisek. Pokud se ložiska uvolní, sada může ztratit předpětí a tuhost, vřeteno nemusí řádně fungovat nebo může být hlučné. Zkontrolujte souosost ložisek a hřídele po dotažení pojistné matice. 46

47 Montáž Středně až vysokootáčkové vřeteno Vnější kryt Většina konstrukcí vřetene obsahuje vnější kryt, který zároveň po dotažení lehce stlačuje vnější kroužek ložiska. Doporučeně axiální stlačení: 10-30μm. Povrch krytu který stlačuje ložisko by měl být rovný a rovnoběžný s osazením krytu, které se dotýká tělesa. Tím se zajistí rovnoměrný upínací tlak na vnější kroužek ložiska. Nadměrný anebo nerovnoměrný upínací tlak může způsobit hlučnost ložiska nebo ztrátu předpětí. Rozpěrný kroužek pojistné matice Rozpěrný kroužek mezi vnitřním kroužkem ložiska a pojistnou maticí (u většiny typů vřeten). Kroužek zajišťuje rovnoměrné upnutí vnitřního kroužku ložiska. Stykové plochy by měly být rovné a rovnoběžné. Kuličkové ložisko s kosoúhlým stykem na zadní straně Ložiska na zadní straně a hřídel se musí v tělese axiálně volně pohybovat, aby bylo umožněno prodloužení/smrštění hřídele vlivem tepelné roztažnosti. Proto musí být zadní ložiska v tělese uložena volně. Vypočtěte volné uložení změřením průměru díry tělesa a odečtením skutečného vnějšího průměru ložisek ze štítku krabičky. Porovnejte vypočtené uložení se specifikací výrobce vřetene nebo doporučením NSK. Ložiska zadní strany vřetene mají obvykle lehké nebo nižší předpětí. Vysokorychlostní vřetena mohou používat namísto kuličkových ložisek s kosoúhlým stykem jednořadé válečkové ložisko s axiálně pevným vnějším kroužkem, axiální pohyb je umožněn axiálním posunem vnějšího kroužku vůči válečkům. Zadní strana Přední strana Rozpěrné kroužky Rozpěrné kroužky mezi ložisky zvyšují tuhost v ohybu na přední straně vřetena. Rozpěrné kroužky mohou snížit provozní teplotu ložisek díky jejich oddělení, to závisí na konstrukci vřetene a provozních podmínkách. Je-li to nutné, může být předpětí ložiska sníženo nebo zvýšeno úpravou šířky rozpěrných kroužků. Snížení předpětí umožní vyšší pracovní otáčky vřetene nebo nižší provozní teplotu ložiska, zejména u ložisek mazaných plastickým mazivem. Zvýšení předpětí může být použito pro zvýšení tuhosti vřetene. Házení a souosost hřídele Po finální montáži zkontrolujte radiální házení hřídele v tomto místě vůči přední straně vřetene. Zkontrolujte sousost vřetene s pohonem. Vyhněte se nadměrnému napnutí poháněcích řemenů vřetene.

48 Po montáži Kontrola předpětí Kontrola předpětí Konečné předpětí po montáži je důležité. Faktory, jako jsou např. uložení, stlačení rozpěrných kroužků, dotahovací moment pojistné matice a správné usazení, mohou ovlivnit předpětí. Pokud je konečné předpětí větší, než je požadováno, zvýší se tuhost, což je pozitivní, ale zvýší se také teplota, což by za určitých podmínek mohlo způsobit zadření. Je-li předpětí příliš nízké, teplota sice bude nižší, ale vřeteno nemusí mít potřebnou tuhost. Metody kontroly předpětí Existují tři metody pro kontrolu předpětí v namontovaných ložiscích s kosoúhlým stykem v závislosti na požadovaném množství předpětí a požadované přesnosti. 1. Měření rozběhového momentu V tomto případě se měří rozběhový moment vřetene pomocí vyvažovací pružiny nebo zařízení na měření rozběhového momentu, jak je znázorněno níže: Rozběhový moment, N mm DB uspořádání 65BNR10STYN Předpětí po montáži, N Tato metoda je nejvhodnější pro aplikace s vysokým předpětím. Většina vysokorychlostních vřeten obráběcích strojů používá nižší předpětí a v tomto případě může být chyba velká. 2. Měření axiálního posunutí V tomto případě se měří axiální posunutí hřídele pokud na něj působí dané axiální zatížení, jak je znázorněno níže. Předpětí se získává ze vztahu mezi axiálním posunutím a předpětím, viz graf níže: Měření rozběhového momentu Měřidlo krouticího momentu Těleso Rám Axiální posunutí, mm 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 DB uspořádání 65BNR10STYN Předpětí po montáži 250 N 400 N 550 N Axiální zatížení, N Hřídel U této metody může dojít k ovlivnění výsledku měření díky olejovému filmu mezi kuličkami a oběžnými drahami ložisek, který může způsobit tzv. stick slip efekt. Naměřené hodnoty rozběhového momentu jsou pak vyšší než skutečné hodnoty. Předpětí se získává ze vztahu mezi měřeným rozběhovým momentem a předpětím. V následujícím grafu je uveden příklad: Tato metoda je vhodnější pro aplikace s nižším předpětím. Je-li předpětí vysoké, může být nutné použít speciální hydraulické zařízení, které vytvoří dostatečně velké axiální zatížení. Například pokud je axiální tuhost 200N/μm, bude třeba axiální zatížení 2000 N, aby velikost posunutí byla 10μm. Je-li zatížení příliš vysoké, může dojít k elastické deformaci jak uvnitř ložisek, tak v souvisejících částech stroje; což může způsobit to, že naměřené předpětí bude nižší než skutečná hodnota. 48

49 3. Měření vlastní frekvence Jedná se zdaleka o nejpřesnější a opakovatelnou metodu, ale výsledky mohou být ovlivněny konstrukcí vřetene a pro měření vlastní frekvence je zapotřebí poměrně složité zařízení. Lehkým poklepáním kladivem na hřídel vřetene v axiálním směru dojde k vibraci hřídele. Rezonanční frekvence hřídele se měří pomocí akcelerometru připojeného k vibračnímu analyzátoru. (Viz diagram vpravo). Skutečné předpětí po montáži se získává ze vztahu rezonanční frekvence (Fz) k pružné axiální tuhosti sestavy hřídele (Ka) a vztahu mezi tuhostí a předpětím. Vzorec pro vlastní frekvenci V některých případech může být použito zvláštní kladivo obsahující snímač nárazu, což umožňuje měřit rázovou sílu. V této situaci lze předpětí vypočítat přímo ze vzorce bez potřeby grafů. Fz se odečte z vibračního analyzátoru, M je hmotnost hřídelové sestavy a Ka = síla / posunutí (posunutí měřené akcelerometrem v μm). Axiální zatížení F a Úchylkoměr Hřídel Rezonanční frekvence hřídele, Hz Předpětí po montáži, N Konstanta pružné axiální tuhosti, N/µm Těleso Rám Konstanta pružné axiální tuhosti, N/µm K F z= 1 π m a Shrnutí metod Měření rezonanční frekvence není vhodné pro vřetena s ložisky která se montují s vůlí, jako jsou N nebo NN válečková ložiska. Ka Fz m : Konstanta pružné axiální tuhosti ložiska (N/µm) : Rezonanční frekvence (Hz) : Hmotnost hřídelové sestavy (kg) Výhoda Nevýhoda Axiální tuhost Axiální tuhost může být kontrolována porovnáním získaných hodnot axiálního posunutí, tj. pokud je posunutí o 10 μm výsledkem axiálního zatížení 1000 N, axiální tuhost je 1000/10 = 100 N/ μm. Hodnoty axiální tuhosti pro dvojice ložisek jsou uvedeny v katalogu NSK, tyto hodnoty jsou před montáží a jsou pouze vodítkem; hodnoty po montáži budou vyšší díky uložením, upínacím silám apod. Vliv uložení a upínacích sil na tuhost může NSK na požádání vypočítat. Měření rozběhového momentu Měření axiálního posunutí Měření vlastní frekvence Není vhodné pro lehká Používá se pro těžká předpětí. předpětí. Pokud je rozběhový moment Pokud je rozběhový moment vysoký, chyba měření je malá. malý, odchylka měření je velká. Není vhodné pro těžká předpětí. Zařízení pro axiální zatížení je Používá se pro lehká předpětí. příliš velké. Výsledek měření je ovlivněn deformací jiných součástí než jsou ložiska. Přesnost měření je vysoká. Výsledek měření je ovlivněn Dobrá opakovatelnost. způsobem upevnění vřetene. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 49

50 Po montáži Souosost a vyvážení Vyvážení Jakákoli nevyváženost rotujících součástí způsobuje opakované namáhání nebo nadměrné vibrace způsobené odstředivou silou. To platí zejména pro vřetena která pracují při vysokých otáčkách, tj. nad 1 milion d m n. Řemenové pohony Sestavy vřetene s klínovými řemeny by měly mít nesouosost mezi středem hřídele vřetene a středem hřídele motoru menší než 0,1 mm. d m n je součinitel otáček používaný výrobci ložisek a je to střední průměr ložiska v mm vynásobený rychlostí otáčení v ot/min a je obvykle vyjádřen v milionech. Například ložisko 7014 má střední průměr 90 mm a pokud by pracovalo při ot./min, součinitel, d m n by by = 1,08Md m n a ložisko by bylo klasifikováno jako vysokootáčkové, s potřebou vyvážení. Jednotky nevyváženosti jsou buď vyjádřeny v g-mm (grammilimetrech), nebo v jednotkové soustavě ISO nebo ANSI pomocí G, což je rychlost vibrací vyjádřená v mm/sec (milimetry za sekundu). Např. G1.0 odpovídá volnému vibračnímu otáčení 1,0 mm/s a je typické pro brusky s vysokou přesností. G stupně 0,4 gyroskopy, velmi přesné brusky. 1,0 vysokootáčkové brusky, tryskové motory, malé vysokootáčkové motory. 2,5 střední až velké elektromotory, pohony obráběcích strojů. 6,3 obráběcí stroje, válce a válečky pro tiskové stroje. Stupně pokračují až do výše Spojky Při použití přímého pohonu vřetene a spojky je třeba opatrnosti. Pro vysokootáčkové pohony budou zapotřebí speciální spojky. Spojky by měly mít nesouosost mezi středem hřídele vřetena a středem hřídele motoru maximálně 0,01 mm. Při použití přímé spojky pohonu může docházet ke kombinaci nesouososti úhlové a posunutím: Nesouosost posunutím Nesouosost úhlová Souosost Existují dva základní typy nesouososti: úhlová a posunutím. Ve skutečnosti má většina aplikací kombinaci obou. Pokud nejsou nesouososti minimalizovány, výsledné momentové zatížení ložiska může způsobit předčasné selhání. Nesouosé hřídele mohou způsobit: Vibrace vřetena Zvýšené zatížení ložisek Poškození ložisek Sníženou přesnost obrábění Zvýšení spotřeby energie Předčasné selhání ložisek 50

51 Po montáži Záběh Záběh Správný záběh je velmi důležitý pro životnost ložisek. Tento závěrečný proces montáže vám pomůže zjistit, zda jsou s vřetenem nějaké problémy. Během záběhu dochází k odvádění přebytečného maziva mimo dráhy valivých prvků. Nesprávný záběh způsobí nadměrné zvýšení teploty a může v konečném důsledku způsobit selhání ložisek v důsledku poškození maziva. Existují dva způsoby záběhu: nepřetržitý a přerušovaný záběh. Postup při nepřetržitém záběhu Nepřetržitý záběh je založen na postupném zvyšování provozních otáček. Přestože je tento postup poněkud časově náročný, pomáhá odhalit potenciální problémy spojené s hlavní hřídelí, čímž se zabrání poškození ložisek. Postup (Tento proces může trvat až 18 hodin) 1. Začněte s poměrně nízkými provozními otáčkami. 2. Měřte zvýšení teploty. 3. Vyčkejte až se teplota stabilizuje. 4. Pokračujte v postupném zvyšování provozních otáček, dokud nedosáhnete maximálních provozních otáček. Postup při přerušovaném záběhu Přerušovaný záběh je vhodný tehdy, pokud máte nedostatek času. Při tomto způsobu záběhu se postupuje tak, že k zastavení provozu a stabilizaci teploty dojde před rychlým nárůstem teploty (který je způsoben náhlým pohybem maziva přes dráhu kuliček během provozu). Postup 1. Nejprve určete maximální provozní otáčky a rozdělte je na osm až deset stupňů a určete maximální cílové otáčky pro každý stupeň. 2. Každá etapa je rozdělena do 10 cyklů, které mají délku přibližně jedné minuty. 3. Během každého cyklu prudce zvyšte otáčky vřetena na cílové otáčky pro aktuální stupeň a pak zpomalte zpátky na nulu a nechte odpočinout po dobu 40 sekund. 4. Opakujte tento cyklus asi 10krát. 5. Pokračujte v přechodu na další stupně podle výše uvedených postupů, dokud nedosáhnete cílových otáček. Jsou-li maximální otáčky 8000 min -1, první cíl může být 1000 min -1, opakujte desetkrát a pak postupte na 2000 min -1 a tak dále, až do 8000 min -1. n S 15 S 2.5 S 40 S NN BT10XDB NN3017 NN3019RIC= -2 mikrony NN3017RIC= +3 mikrony Mazivo NBU8EP 1 minutu 1 cyklu 80 Teplota (ºC) N=1500 ot./min N=1000 ot./min N=500 ot./min N=3500 ot./min N=3000 ot./min N=2500 ot./min N=2000 ot./min NN BT 95BT Hodiny Poznámka: pokud teplota ložisek dosáhne 70 C (teplota na vnějšku vřetene 50 C), stroj vždy vypněte. Tyto teploty mohou způsobit předčasnou poruchu ložisek. Těleso NN3017 Zadní Teplota okolí 11. Užitečný tip Nejprve nechte vřeteno běžet při nízkých otáčkách (např. 5% maximálních otáček) asi 15 minut, aby se mazivo v ložisku vyrovnalo a aby se ověřilo, že nedojde k mechanickým problémům nebo uvolnění matic. Po dokončení procedury záběhu nechte vřeteno běžet po dobu přibližně 1 hodiny při maximálních provozních otáčkách. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 51

52 Po montáži Příčiny potíží vysoká teplota Příčina vysoké teploty Po dokončení montáže byste měli provést zkušební test, abyste zjistili, zda jsou ložiska správně namontována. Nejlepší je sledovat teplotu přímo pomocí teplotního čidla na vnějším kroužku ložiska. Pokud to není možné, pak teplota měřená na vnější straně vřetene poskytne obecnou informaci. Teplota ložiska by měla postupně stoupat jednu až dvě hodiny na stabilní úroveň, v závislosti na velikosti zařízení a spotřebě energie po spuštění. Pokud ložisko vykazuje potíže nebo pokud se vyskytne nějaký problém s montáží, teplota ložiska se může skokově zvýšit a dosáhnout abnormálně vysokých hodnot. Příčin vysoké teploty může být celá řada, od nadměrného množství maziva až po nedostatek maziva. V případě nedostatku maziva dojde obvykle ke zvýšení teploty až po nějaké době, zatímco v případě příliš velkého množství maziva dojde obvykle ke zvýšení teploty velmi rychle. Další příčinou vysoké teploty může být nedostatečná vůle ložiska, nesprávná montáž nebo nadměrné tření těsnění. V případě vysokootáčkových aplikací může vést k abnormálně vysokým a nestabilním teplotám špatná volba typu ložiska, maziva nebo způsobu mazání. Níže je tabulka znázorňující příčiny vysoké teploty, vibrací, úniku maziva a opatření k odstranění těchto příčin. Příčina Opatření Nadměrné množství maziva Snižte množství maziva nebo zvolte tužší mazivo. Nedostatečné množství nebo nevhodné mazivo Doplňte mazivo nebo vyberte lepší. Abnormální nárůst teploty Abnormální zatížení Zlepšete uložení, vnitřní vůli, předpětí nebo umístění osazení tělesa. Nesprávná montáž Použijte přesněji obrobené součásti, zajistěte souosost hřídele a tělesa, upravte přesnost montáže nebo způsob montáže. Prokluz v uložení, nadměrné tření těsnění Opravte těsnění, vyměňte ložisko, změňte uložení nebo způsob montáže. Otisk kuliček na oběžných drahách (brinelling) Vyměňte ložisko a vždy dodržujte pokyny pro správnou manipulaci s ložisky a jejich montáž. Vibrace (radiální házení hřídele) Odlupování oběžných drah Nesprávná montáž Vyměňte ložisko. Opravte kolmost osazení tělesa nebo boku distančního kroužku vůči hřídeli. Vnik cizích částic Vyměňte nebo vyčistěte ložisko, vylepšete těsnění. Únik nebo změna barvy maziva Příliš mnoho maziva. Vnik cizích částic Zmenšete množství maziva, vyberte tužší mazivo. Vyměňte ložisko, nebo mazivo. Vyčistěte těleso a přilehlé části. 52

53 Po montáži Příčiny potíží hlučnost Hlučnost Hlučnost ložisek je možno kontrolovat pomocí akustických nebo jiných přístrojů. Abnormální podmínky jsou indikovány hlasitým kovovým zvukem nebo jinými nepravidelnými zvuky. Možné příčiny hlučnosti jsou: nesprávné mazání, špatná souosost hřídele a tělesa nebo vnik cizích částic do ložiska. Níže je uveden přehled možných příčin a opatření k odstranění těchto příčin: Projevy Možná příčina Opatření Abnormální zatížení Zlepšete uložení, vnitřní vůli, umístění osazení tělesa atd. Hlasitý kovový zvuk 1 Nesprávná montáž Nedostatečné množství nebo nevhodné mazivo Použijte přesněji obrobené součásti, zajistěte souosost hřídele a tělesa, upravte přesnost montáže. Doplňte mazivo nebo vyberte jiné. Kontakt rotujících částí Upravte labyrintové těsnění, atd. Hlučnost Hlasitý pravidelný zvuk Poškození povrchu vzniklé vnikem abraziva, korozí, vadami nebo škrábanci na oběžných drahách Otisk kuliček na oběžných drahách (brinelling) Vyměňte nebo vyčistěte ložisko, vylepšete těsnění a použijte čisté mazivo. Vyměňte ložisko a vždy dodržujte pokyny pro správnou manipulaci s ložisky a jejich montáž. Odlupování oběžných drah Vyměňte ložisko. Nadměrná vůle Upravte uložení, vůli a předpětí. Nepravidelný zvuk Vnik cizích částic Vyměňte nebo vyčistěte ložisko, vylepšete těsnění a použijte čisté mazivo. Vady nebo odlupování na kuličkách Vyměňte ložisko. Nadměrné množství maziva Snižte množství maziva nebo zvolte tužší mazivo. Nedostatečné nebo nevhodné mazivo Doplňte mazivo nebo vyberte lepší. Abnormální nárůst teploty Abnormální zatížení Zlepšete uložení, vnitřní vůli, předpětí nebo umístění osazení tělesa. Nesprávná montáž Použijte přesněji obrobené součásti, zajistěte souosost hřídele a tělesa, upravte přesnost montáže. Prokluz v uložení, nadměrné tření těsnění Opravte těsnění, vyměňte ložisko, změňte uložení nebo způsob montáže. Otisk kuliček na oběžných drahách (brinelling) Vyměňte ložisko a vždy dodržujte pokyny pro správnou manipulaci s ložisky a jejich montáž. Vibrace (radiální házení hřídele) Odlupování Nesprávná montáž Vyměňte ložisko. Opravte kolmost osazení tělesa nebo boku distančního kroužku vůči hřídeli. Vnik cizích částic Vyměňte nebo vyčistěte ložisko, vylepšete těsnění. Únik nebo změna barvy maziva Příliš mnoho maziva. Vnik cizích částic Zmenšete množství maziva, vyberte tužší mazivo. Vyměňte ložisko, nebo mazivo. Vyčistěte těleso a přilehlé části. Vyčistěte těleso a přilehlé části. Poznámka (1) Zejména v zimních měsících, kdy jsou teploty nízké se může u kuličkových ložisek mazaných plastickým mazivem a válečkových ložisek objevit hlasitý kvičivý zvuk. Obecně platí, že i při výskytu tohoto zvuku, pokud se teplota ložisek nezvýší, zůstává únavová životnost nebo životnost maziva neměnná. Takové ložisko může být i nadále používáno. Pokud máte obavy týkající se výskytu podobného zvuku, kontaktujte NSK.

54 54 Modernizace Přehled

55 Následující část ukazuje, jak lze zvýšit výkon vřetene změnou z konvenčního designu na speciální produkt navržený přímo pro konkrétní aplikaci. Tato část také ukazuje, jakého vylepšení je možno dosáhnout použitím takových výrobků, jako jsou těsněná ložiska namísto otevřených ložisek. Přehled produktů: Řada ROBUST Řada ROBUST má nízký vývin tepla a vysoké pracovní otáčky. K dispozici jsou ložiska s kosoúhlým stykem a válečková ložiska. TYN klece Polyamidové klece jsou vláště vhodné při použití plastického maziva a v ložiscích s kosoúhlým stykem. Vylepšený materiál Ocelové, keramické a speciální materiály jako ocel SHX nebo EP. Použití těchto speciálních materiálů přináší delší životnost v náročných podmínkách. Těsněná ložiska Při použití tohoto typu ložisek je minimalizována možnost kontaminace nečistotami při montáži a během provozu, což vede k delší životnosti maziva. K dispozici jsou těsněná ložiska s kosoúhlým stykem a ložiska pro podporu kuličkových šroubů. TB klece TB klece se používají ve válečkových ložiscích, umožňují vyšší pracovní otáčky. Konverze TAC Konverze z 60º obousměrných axiálních ložisek na řady BTR a BAR 40º a 30º, které se snadněji montují, mažou a umožňují vyšší pracovní otáčky. Hybridní ložiska Ložiska s keramickými kuličkami mají nízký vývin tepla a vyšší pracovní otáčky, vyšší přesnost, nižší opotřebení, vyšší tuhost a delší životnost. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 55

56 Modernizace Řada ROBUST Řada ložisek ROBUST má nízký vývin tepla a vysoké pracovní otáčky. Při stejných vnějších rozměrech umožňuje dosáhnout vyššího výkonu. Výhody: Nízký vývin tepla Vysoká odolnost proti zadření Lepší teplotní stabilita Stabilní ve vysokootáčkovém provozu Příklady označení: Typ S Ocelové kroužky a kuličky 70BNR10STSULP3 Typ H Ocelové kroužky a keramické kuličky 70BNR10HTSULP3 Typ X Kroužky SHX ocel a keramické kuličky 70BNR10XTSULP3 Typ XE Speciální konstrukce, materiály jako výše 70BNR10XETSULP3 Typ Spinshot II XE Provedení pro mazání vzduch-olej Materiál vnitřních/vnějších kroužků: tepelně odolná SHX ocel Keramické kuličky Výběr klecí na základě požadavků na otáčky: - Textitová klec vedená vnějším kroužkem: až 2,5 milionu d m n - PEEK klec vedená vnějším kroužkem: více než 2,5 milionu d m n Vysoký výkon Typ X řady ROBUST Vysoce výkonná ložiska, která vykazují vysokou odolnost proti opotřebení a zadření při velmi vysokých otáčkách Materiál vnitřních/vnějších kroužků: Tepelně odolná SHX ocel Keramické kuličky Textitová klec vedená vnějším kroužkem Typ H řady ROBUST Vysoce výkonná ložiska, která kombinují vysokootáčkový provoz a nízký vývin tepla Materiál vnitřních/vnějších kroužků: ocel Keramické kuličky Výběr klecí na základě požadavků na otáčky: - Polyamidová klec vedená kuličkami: až 1,4 milionu d m n - Textitová klec vedená vnějším kroužkem: nad 1,4 milionu d m n Typ S řady ROBUST Standardní řada Materiál vnitřních/vnějších kroužků: ocel Ocelové kuličky Polyamidová klec vedená kuličkami Vysoká rychlost 56

57 Modernizace Řada ROBUST Válečková ložiska Kompletní řada válečkových ložisek NSK je navržena tak, aby dosahovala vysokých otáček v kombinaci s vysokou tuhostí. Vrcholem je řada ROBUST. Výhody: Nízký vývin tepla Vysoká odolnost proti zadření Stabilní ve vysokootáčkovém provozu Příklady označení: Jednořadé Standardní řada N1014BMR1KRCC0P4 Jednořadé Řada ROBUST, typ RS N1014RSTPKRCC0P4 Dvouřadé Řada s vysokou tuhostí NN3014TBKRE44CC0P4 Jednořadé Řada ROBUST, typ RX N1014RXTPKRCC0P4 Jednořadé Řada ROBUST, typ RXH N1014RXHTPKRCC0P4 Vysokootáčková jednořadá válečková ložiska Typ RXH, řada ROBUST Vysoký výkon a odolnost proti zadření při vysokootáčkovém provozu Materiál vnitřních/vnějších kroužků: Tepelně odolná SHX ocel Keramické válečky PEEK klec vedená vnějším kroužkem Vysoký výkon Dvouřadá válečková ložiska Řada s vysokou tuhostí Vysoce výkonné řady s nově vyvinutou PPS klecí Materiál vnitřních/vnějších kroužků: ocel PPS klec vedená válečky nebo mosazná klec vedená válečky (Výběr podle požadavků aplikace) Vysokootáčková jednořadá válečková ložiska Typ RX, řada ROBUST Vysoký výkon a odolnost proti zadření při vysokootáčkovém provozu Materiál vnitřních/vnějších kroužků: Tepelně odolná SHX ocel Válečky SHX ocel PEEK klec vedená vnějším kroužkem Jednořadá válečková ložiska Standardní řada Standardní ložiska s mosaznou klecí Materiál vnitřních/vnějších kroužků: ocel Mosazná klec vedená válečky Vysokootáčková jednořadá válečková ložiska Typ RS, řada ROBUST Vysoký výkon při vysokootáčkovém provozu Materiál vnitřních/vnějších kroužků: ocel Ocelové válečky PEEK klec vedená vnějším kroužkem Vysoká rychlost VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 57

58 Modernizace Materiál ložiska Výběr ze tří typů oceli umožňuje volbu optimální životnosti a vysokého výkonu přesných ložisek NSK. Z ocel V současné době standardně používaná ocel pro přesná ložiska. Tato ocel je vylepšená konvenční uhlíkovo chromová ložisková ocel, tj. vakuově vyčištěná ocel (SAE52100, SUJ2). Vyrábí se pomocí snížení množství nekovových částic, oxidů a dalších složek, jako jsou Ti (Titan) a S (Síra). Zkoušky prokázaly, že použití tohoto materiálu výrazně prodlužuje únavovou životnost ložisek. Obsah kyslíku v oceli a provozní životnost * Cyklus 10 8 Životnost (L 10 ) Z ocel prodlouží únavovou životnost 1,8krát oproti standardní vakuově vyčištěné oceli. Při výpočtu únavové životnosti přesných ložisek NSK použitých v obráběcích strojích, kde je prostředí poměrně čisté a ložiska nejsou příliš zatížená, může být únavová životnost Z oceli přibližně 14krát vyšší. Množství opotřebení (g) 0,07 0,06 0,05 0,04 0,03 0,02 0,01 Z Ocel Standardní vakuově vyčištěná ložisková ocel Obsah kyslíku v oceli (ppm) PPM = Částic na milion SHX SUJ2 M50 Kumulativní pravděpodobnost selhání (%) Únavová životnost Test podpovrchového odlupování Podmínky zkoušky (ložisko: 6206) P/C: 0,71 Otáčky: 3900 min -1 Mazání: olej s nucenou cirkulací Životnost (h) Odolnost materiálu proti opotřebení (zkouška opotřebení 2 válečků) EP Ocel Z Ocel EP ocel (extrémně čistá) Počet a velikost částic v oceli ovlivňuje únavovou životnost materiálu, zejména při vysokém zatížení. Nový výrobní proces vyvinutý společností NSK umožnil vývoj této EP (extrémně čisté) oceli pro použití v aplikacích s vysokým zatížením. Ve srovnání se Z ocelí je vidět, že únavová životnost EP oceli je podstatně vyšší. Graf také ukazuje, že křivka výsledků únavových testů pro EP ocel je téměř svislá, což ukazuje na vysokou spolehlivost. Všechna ložiska pro podporu kuličkových šroubů (TAC) jsou vyrobena z EP oceli. Testy EP oceli prokázaly trojnásobné zvýšení únavové životnosti oproti standardní vakuově vyčištěné oceli. SHX ocel Jedná se o speciální materiál navržený firmou NSK pro aplikace s vysokými otáčkami. SHX ocel je odolná proti vysokým teplotám a opotřebení. Vynikajících vlastností materiálu je dosaženo pomocí speciální technologie tepelného zpracování NSK. Při velmi vysokých otáčkách je velmi důležitá odolnost materiálu proti opotřebení, zvláště u válečkových ložisek, kde může v důsledku opotřebení a vysoké teploty dojít k zadření. Materiál SHX vykazuje odolnost vůči opotřebení a tepelnou odolnost podobnou nebo lepší než ocel M50 (letecká ocel použitá na hlavních hřídelích pro provozní teploty do 300 C). Materiál SHX se používá pro část řady ROBUST pro kuličková ložiska s kosoúhlým stykem i pro válečková ložiska. Použití SHX oceli u válečkových ložisek umožňuje rychlosti téměř stejné jako u válečkových ložisek s keramickými valivými elementy, ovšem při výrazně nižší ceně. Tato možnost je k dispozici pouze od společnosti NSK. Díky SHX oceli dochází k nárůstu únavové životnost čtyřnásobně oproti standardní vakuově vyčištěné oceli, a to při otáčkách o 20% vyšších Skluz (m) 58

59 Modernizace Těsněná ložiska Modernizace použitím těsněných ložisek je jednoduchou cestou ke zvýšení životnosti a výkonu vřetenových ložisek. Těsněná ložiska s kosoúhlým stykem mají stejné vnější rozměry jako otevřená ložiska, takže výměna je snadná. Vertikální vřeteno Výhody těsněných ložisek 1. Úspora času koncovým uživatelům ložiska jsou z výroby naplněna plastickým mazivem Těsněná ložiska NSK jsou dodávána s náplní kvalitního plastického maziva. To šetří čas uživatele tím, že se eliminuje proces mazání. Ložisko je za velmi čistých podmínek naplněno optimálním množstvím vhodného plastického maziva již ve výrobě. 2. Snížené prostoje nedochází ke kontaminaci nečistotami při nesprávném zacházení s ložiskem U těsněných ložisek nedochází ke kontaminaci nečistotami při manipulaci a montáži. Mazivo v otevřených ložiscích může být kontaminováno prachem a kovovými částicemi. Kontaminace ložiska nečistotami způsobuje opotřebení a předčasné selhání. 3. Vyšší výkon vřetene nedochází k pohybu maziva ve vertikálních vřetenech U vertikálních vřeten může u otevřených ložisek dojít k pohybu maziva z nejvyššího ložiska do dráhy spodního ložiska. Těsněná ložiska tomu zabraňují, a protože těsnění jsou bezkontaktní, mezní rychlosti jsou stejné jako u otevřených ložisek. Typ ložiska: 65BNR10HTDB (Otevřený typ) 65BNR10HTV1VDB (Těsněný typ) Otáčky: min -1 (d m n= 1,48 Million) Otevřené Těsněné pokračování Životnost (hodiny) Předpětí: 300N Tuhost: 100N/µm 4. Vyšší přesnost díky snížené kontaminaci nedochází k vniknutí cizích částí do ložiska při provozu Těsnění ložiska zabrání kontaminaci ložiska cizími částmi během provozu. Tím se zabrání vzniku hluku a vibrací v ložisku. Vibrace mohou způsobit ztrátu přesnosti obrábění. 5. Delší životnost maziva těsnění zabraňuje úniku maziva a snižuje jeho stárnutí Těsněné ložisko nejen zabraňuje předčasným poruchám způsobeným kontaminací, ale také prodlužuje životnost maziva tím, že zabraňuje ztrátám maziva během provozu. Výsledkem je přinejmenším 50% zvýšení životnosti. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 59

60 Modernizace Těsněná ložiska Standardní řada Příklad označení 7010CTRV1VSULP3 MTSX Vysokootáčková řada ROBUST Příklad označení: 60BNR10XTV1VSUELP3MTSX Systém značení Těsněná ložiska jsou k dispozici ve dvou řadách: standardní řada a vysokootáčková řada ROBUST pro průměr díry 30 až 100 mm. "V1V" značí těsněné ložisko. Výhody Mazivo v optimálním množství a poloze Úspora času pro koncového uživatele Čistá manipulace Eliminuje prostoje V aplikaci není žádný pohyb maziva Vyšší výkon Snížené vnější znečištění Vyšší přesnost Delší životnost maziva 1,5 násobek životnosti otevřeného ložiska 60

61 Modernizace Těsněná TAC Těsněná ložiska pro podporu kuličkových šroubů jsou nyní k dispozici s těsněním pro větší spolehlivost v prašném prostředí a prostředí znečištěném vodou a olejem. Kontaktní těsnění na obou stranách Voděodolné mazivo Těsnění jsou kontaktní, což znamená, že těsnicí vlastnosti jsou vynikající. Každé těsnění má jinou barvu, což pomáhá uživateli identifikovat přední a zadní stranu ložiska. Na povrchu vnějšího kroužku je vyznačena V značka (špička V ukazuje přední stranu lořiska). Mazivo používané pro tato ložiska je speciální voděodolný typ WPH; to poskytuje další bariéru proti kontaminaci vodou. * Těsnění má na každé straně ložiska jinou barvu jednodušší identifikace I když jsou těsnění kontaktní, mají nízké tření a tím i nízký vývin tepla. Zvýšení teploty Zvýšení teploty vnějšího kroužku ( C) Otevřené ložisko (s vnějším těsněním) Rozměry ložiska: Ø 30 Ø 62 Ø 15mm Uspořádání: DFD Předpětí: 4500N Otevřené ložisko (bez vnějšího těsnění) 3000 min min min 1 Těsněné ložisko Graf vlevo ukazuje výhody nové konstrukce. Obvykle by bylo zapotřebí určitého typu vnějšího těsnění pro ochranu ve vlhkých podmínkách; lze vidět, že nová těsněná ložiska pracují při nižší teplotě, než je tomu u stejného ložiska otevřeného typu s použitím externího těsnícího zařízení. Kontaminace maziva Poměr kontaminace maziva vodou (wt%) 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 Otevřené ložisko (Vnější těsnění) Rozměry ložiska: Ø 30 Ø 62 Ø 15mm Uspořádání: DFD Otáčky: 1200min -1 Předpětí: 4500N Provozní doba: 60 hodin Těsněné ložisko Graf vlevo ukazuje účinnost těsnění s nízkým třením proti pronikání vody. Těsnění také zabraňuje vnikání prachu a jiné kontaminace do ložiska během montáže a zabraňuje ztrátě maziva z ložisek, a to zejména ve vertikálních aplikacích kuličkových šroubů. Snížení úniku maziva výrazně zvyšuje životnost ložiska. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 61

62 Modernizace Těsněná TAC Únik maziva Uniklé množství (%) Typ: 30TAC62B Otáčky: 3000 min 1 90% Snížení Tento nový produkt je standardně dodáván jako jednotlivé univerzální ložisko (SU) a je dostupný v rozměrech (průměr díry ložiska) 15 až 45 mm. Příklad značení: 30TAC62BDDGSUC10PN7B (DDG = označení těsnění) 0 Otevřené ložisko Těsněné ložisko Výhody Dlouhá životnost Snížený únik maziva Nízký vývin tepla ve srovnání s použitím vnějšího těsnění Zabraňuje vnikání vody a prachu Snazší manipulace 62

63 Modernizace Hybridní ložiska Mnohé opravny strojů modernizují na hybridní (ložiska s ocelovými kroužky s keramickými kuličkami z nitridu křemíku), aby se zvýšila spolehlivost, a to zejména v situacích, kdy se záruky rozšiřují z 1 na 2 a někdy i na 3 roky. Vlastnosti hybridních ložisek nižší hmotnost Vzhledem k tomu, že měrná hmotnost keramického materiálu (nitridu křemíku) je přibližně 40% měrné hmotnosti oceli, mohou hybridní ložiska běžet až o 25% rychleji než standardní typy běžných ocelových ložisek. To také znamená, že vývin tepla je nižší. Hladší povrch Povrch keramické kuličky je mnohem hladší než ocelové, což zlepšuje přesnost rotace a přesnost obrábění. Hladší povrch Nižší hmotnost Tvrdší a tužší Tvrdší a tužší Keramická kulička je mnohem tvrdší, než běžná ocelová (HV <800 C ve srovnání s HV 20 C). To znamená, že u keramické kuličky je méně pravděpodobné, že bude poškozena malým množstvím tvrdých cizích částic. Vyšší tuhost znamená, že hybridní ložisko bude při vysokém zatížení méně deformováno v porovnání s ocelovou kuličkou. Nižší tepelná roztažnost Odolnost proti korozi a průniku el. proudu Odolnost proti korozi a průniku elektrického proudu Tato ložiska mohou být provozována v náročnějších podmínkách. Odolnost proti průniku elektrického proudu zabraňuje poškození povrchu kuličky v důsledku elektrického výboje, ke kterému může dojít u vřeten s integrovaným motorem. Plastické mazivo Systém značení: Zvýšení teploty (ºC) Standardní ložisko Hybridní ložisko 7006C Ložisko Otáčky: Ot. /min Předpětí: 318N Ložisko: 7006C Otáčky: min -1 (1,455Md m n) Předpětí: 318N Konstantní silou (pružinou) 7014CSN24TRSULP3 (Standardní řada) 70BNR10HTSULP3 (Řada ROBUST) Výhody Vyšší otáčky Nižší vývin tepla Vyšší spolehlivost Delší životnost Vyšší přesnost VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 63

64 Modernizace TYN klece TYN Klec Většina ložisek s kosoúhlým stykem používá textitové klece, které jsou vhodné pro širokou škálu podmínek, zejména pro vysokorychlostní použití, protože jsou vedené vnějším kroužkem. Existují však výhody použití klecí TYN v určitých aplikacích, zejména při mazání plastickým mazivem. TYN je polyamidový materiál a klec je navržena tak, aby byla vedena kuličkami. Nízká hlučnost Vibrace Snížená hlučnost klece V určitých aplikacích může u ložisek mazaných plastickým mazivem dojít k výskytu hlučnosti klece. To je způsobeno třením mezi povrchem kuličky a vodící plochou klece; tento jev se vyskytuje zejména v chladných podmínkách. Konstrukce klece TYN to eliminuje díky použití materiálu s velmi nízkým třením a dobrou absorbcí vibrací a také díky vhodnějšímu tvaru klece. Klec TYN Textitová Teplota Plastické mazivo Pokojová (20 ºC) 0 ºC -10 ºC Multemp PS2 A A A Isoflex NBU15 A A A Isoflex NBU8EP A A A Multemp PS2 B C Isoflex NBU15 B C Isoflex NBU8EP C Výsledky testů ukazují srovnání textitové a polyamidové klece: Dlouhá životnost maziva kratší doba záběhu Životnost maziva je vyšší díky většímu vnitřnímu prostoru pro mazivo, a také proto, že mazivo může rychleji opustit rotující části. Potřebná doba pro záběh je kratší. A: žádná hlučnost klece, B: častý výskyt hlučnosti klece, C: hlučný chod klece. TYN klec běží tišeji ve srovnání s textitovou klecí Více volného prostoru na mazivo Způsob vedení klece TYN klec: Více prostoru pro plastické mazivo, méně maziva se vytlačí z ložiska, a proto se prodlouží životnost. Kratší doba záběhu ve srovnání s textitovou klecí a stabilnější teplotní charakteristiky. Polyamidová klec vedená kuličkami (TYN) Textitová vedená vnějším kroužkem (T/TR) Vyšší pevnost Materiál TYN má jak vyšší pevnost v ohybu, tak i pevnost v tahu. TYN klece mohou být použity až do rychlosti 1,4Md m n. (Střední průměr ložiska v mm x rychlost v min 1.) Toto pokrývá většinu aplikací mazaných plastickým mazivem. Pro rychlosti 1,4Md m n by měla být vybrána textitová klec. Typ klece Pevnost v ohybu MPa Pevnost v tahu MPa T/TR TYN Pevnost měřená na zkušebním kusu, ne na celé kleci Příklady značení: 7014CTYNDULP3 (Standardní řada) 70BNR10TYNDULP3 (Řada ROBUST) 64

65 Modernizace Konverze TAC Relativní otáčky Zvýšení teploty vnějšího kroužku (ºC) TAC20X (α 0 =60º) 100BTR10STYNDB (α 5 0 =40º) 100BAR10STYNDB (α 0 =30º) Plastické mazivo (Isoflex NBU15) 0 Otáčky (min -1 ) ( 10 4 dmn) Relativní otáčky TAC BTR BAR Ocelové Keramické Vysoké otáčky u řady ROBUST K dispozici také s keramickými kuličkami Nízký vývin tepla Řada ROBUST umožňuje vysokootáčkový provoz a má nízký vývin tepla. Dlouhá životnost maziva díky použití TYN klece. Vyšší přesnost obrábění Zaměnitelnost B Výhody Méně součástí eliminuje vnější rozpěrný kroužek B Jednoduchá montáž díky jednořadé konstrukci ložiska Snadná modernizace ze staré na novou konstrukci je třeba vyměnit pouze vnitřní distanční kroužek (C až D), průměr díry a vnější průměr ložiska jsou stejné jako u staré konstrukce A A = 2B B B C D Střední a velké soustruhy obecně vyžadují velmi dobrou radiální a axiální tuhost. Z tohoto důvodu se standardně používá kombinace válečkových ložisek a axiálních ložisek na přední straně vřetene pro dosažení vysoké radiální a axiální tuhosti. U starého typu konstrukce bylo axiální ložisko dvouřadé, obousměrné, se 60 stykovým úhlem, řada TAC. Tento typ se stále používá pro průměr díry 140 mm a vyšší. U vřeten soustruhů s nižším průměrem jsou nyní požadavky na vyšší rychlost a/nebo nižší vývin tepla. Z tohoto důvodu byl vyvinut nový typ axiálního ložiska. Nová řada ROBUST axiálních ložisek BAR a BTR Tento nový sortiment má stejnou velikost a počet kuliček jako řada TAC, ale má novou vnitřní geometrii a menší stykový úhel (30 nebo 40 ). To přináší nízký vývin tepla, dobrou axiální tuhost a umožňuje vyšší otáčky. Vyšší otáčky Axiální ložiska nové konstrukce mohou pracovat při vyšších otáčkách, přičemž typ BAR (30 ) je nejrychlejší, dále BTR (40 ), který má vyšší tuhost než BAR, ale stále má vyšší mezní otáčky než původní TAC (60 ). Nová axiální ložiska lze dodat i v hybridním provedení (keramické kuličky), které umožňují ještě vyšší otáčky a tuhost. Zaměnitelnost Šířka páru nových axiálních ložisek je speciální, aby umožnila snadnou výměnu za starý typ ložiska TAC. Tolerance vnějšího průměru je stejná jako u ložisek TAC a umožňuje axiálně volné uložení v tělese, což zajišťuje radiální zatížení pouze sousedního válečkového ložiska. Příklad značení: Původní typ 60 : 100TAC20DPN7+LC6 Nový typ 30 : 100BAR10STYNDBLP4A (S = ocel, H = hybrid) Nový typ 40 : 100BTR10STYNDBLP4A (S = ocel, H = hybrid) VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 65

66 Modernizace TB klece NSK vyvinulo velmi zajímavý nový materiál klecí pro použití ve válečkových ložiscích. Tento nový materiál je technický polymer nazvaný "PPS", jedná se o polyfenylensulfid a je označován jako TB. Delší životnost Testy ukázaly, že klec TB může být provozována za vyšších předpětí a blíže k hraničnímu mazání ve srovnání s mosaznou klecí. Při zkouškách odolnosti v těžkých podmínkách dochází k opotřebení u ložisek s mosaznou klecí po 200 hodinách oproti 300 hodinám u materiálu PPS klece TB. Příklad značení: NN3022TBKRE44CC0P4 Výhody oproti mosazné MB kleci Snížené opotřebení Vyšší otáčky Nižší vývin tepla Delší životnost Otáčky NN3022 mazané plastickým mazivem Mosaz 5400 ot / min 1 (MB) PPS (TB) 6100 ot / min % zvýšení otáček s TB klecí MB Mosazná klec TB PPS klec Otáčky 66

67 Odolnost proti opotřebení Změna barvy maziva, způsobená opotřebením mosazné klece MB klec před testováním Snížené opotřebení při použití klece TB TB klec před testováním MB klec po testování TB klec po testování Nižší vývin tepla Zvýšení teploty vnějšího kroužku o C MB TB 25 MB TB dmn 10 4 Mazání plastickým mazivem Cílová vůle: 0µm Orientace: Horizontální Otáčky hřídele (min -1 ) Typ a rozměr Typ ložiska Označení klece Specifikace Dostupný rozměr NN MB Mosazná obráběná klec vedená válečky NN3920 to NN3956 NN3920 to NN3956 NN4920 to NN4940 TB PPS klec vedená válečky NN3006 to NN3024

68 Doplňující informace Převodník Převodník pro přesná ložiska s kosoúhlým stykem (Symboly v závorce uvádějí označení těsnění, pokud jsou k dispozici; Položky červené barvy jsou identifikátory určitých parametrů dodavatele) Příklad stykového úhlu 25 stupňů Standardní řada Řada ISO NSK SKF SNFA Fafnir FAG 19 79xxA5(V1V) 719xxACD SEBxxxxx3 3xx93xxWI B719xxE.(2RSD) 10 70xxA5(V1V) 70xxACD SEBxxxxx3 3xx91xxWI B70xxE.(2RSD) 02 72xxA5 72xxACD E2xxxxx3 3xx21xxWI B72xxE.(2RSD) 19 79xxA5SN24(V1V) 719xxACD/HC SEBxx/NSxxx3 3xxC93xxWI HCB719xxE.(2RSD) 10 70xxA5SN24(V1V) 70xxACD/HC EXxx/NSxxx3 3xxC91xxWI HCB70xxE.(2RSD) Vysokootáčková řada Řada ISO NSK SKF SNFA Fafnir FAG 19 xxber19 (V1V)S 719xxACE VEBxxxxx3 3xx93HX(VV) HS(S)719xxE 10 xxber10 (V1V)S 70xxACE VEXxx(/S)xxx3 3xx91HX(VV) HS(S)70xxE 19 xxber19 (V1V)H 719xxACE/HC VEBxx(/NS)xxx3 3xxC93HX(VV) HC(S)719xxE 10 xxber10 (V1V)H 70xxACE/HC VEXxx(/S)/NSxxx3 3xxC91HX(VV) HC(S)70xxE 19 xxber19 (V1V)X VEBxxXNxxx3 XC(S)719xxE 10 xxber10 (V1V)X VEXxx(/S)/XNxxx3 XC(S)70xxE Ocelové kuličky Keramické kuličky Ocelové kuličky těsněné Keramické kuličky těsněné Speciální materiál kroužků/keramické kuličky (těsněné) Převodník pro ložiska pro podporu kuličkových šroubů Řada NSK INA SKF TIMKEN Bez příruby, samostatné ložisko BSNxxxxDDUHP2B ZLKNxxxx-(2Z/2RS) BEAM0xxxx-(2RZ/2RS) MMN5xxBSxxPP DM S přírubou, samostatné ložisko BSFxxxxDDUHP2B ZLKFxxxx-(2Z/2RS) BEAS0xxxx-(2RZ/2RS) MMF5xxBSxxPP DM Bez příruby, pár BSNxxxxDDUHP2BDT ZLKNxxxx-(2Z/2RS)-2AP - MMN5xxBSxxPP QM S přírubou, pár BSFxxxxDDUHP2BDT ZLKFxxxx-(2Z/2RS)-2AP - MMF5xxBSxxPP QM Převodník pro přesná axiální ložiska Přesná axiální ložiska Stykový úhel NSK SKF SNFA Fafnir FAG 30 stupňů xxbar BTMxx A/DB 40 stupňů xxbtr BTMxx B/DB 60 stupňů xxtac 2344xx 2344xx Převodník pro přesná ložiska pro podporu kuličkových šroubů Řada NSK SKF SNFA Fafnir FAG Metrická, neodpovídá ISO 30TAC62B BSD3062C BS3062 MM30BS62 BSB Metrická, odpovídá ISO BSB2030 BSA206C BS Palcová BSB093 BDAB634201C MM9308WI2H 68

69 Převodník pro přesná válečková ložiska Standardní řada NSK SKF FAG NN39xx(KR) NN30xx(KR) NN30xx(K) NN30xx(K) NN49xx(KR) NNU49xx(KR) NNU49xx(K) NNU49xx(K) N10xx(KR) N10xx(K) N10xx(K) Vysokootáčková řada Vysokootáčková řada (*) NSK SKF FAG Ocelové válečky a kroužky NN10xxRS(KR) Keramické válečky a kroužky ze speciální oceli N10xxRXH(KR) N10xxHC5(K)(*) HCN10xx(K) Válečky a kroužky ze speciální oceli N10xxRX(KR) (*) Pouze běžné ocelové kroužky Tento převodník by měl být používán pouze jako vodítko, označení výrobců se mohou změnit bez předchozího upozornění. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 69

70 Doplňující informace Poruchy ložisek a jejich odstranění V další části jsou popsány nejběžnější formy selhání ložiska v obráběcích strojích, možné příčiny poruch a jejich odstranění. Tato část obsahuje diagnostickou tabulku, která konečnému uživateli pomůže rychle se zaměřit na nejdůležitější příčiny selhání. Kontrola demontovaných ložisek často odhaluje, že nejčastější příčinou selhání ložiska je kontaminace pevnými částicemi nebo kapalinami. To často způsobuje hluk a vibrace a příčiny lze zjistit pomocí metod popsaných na konci této části. Údržba, kontrola a náprava nesrovnalostí Pro zachování původních parametrů ložiska tak dlouho, jak je to možné, by měla být pravidelně prováděna řádná údržba a kontrola. Při použití správných postupů je možné vyhnout se mnoha problémům s ložisky, zlepšit spolehlivost, produktivitu a snížit provozní náklady zařízení, která obsahují ložiska. Doporučuje se, aby se pravidelná údržba prováděla podle předem daného postupu. Pravidelná údržba zahrnuje kontrolu provozních podmínek, doplnění nebo výměnu maziva a pravidelnou periodickou inspekci. Parametry, které by měly být pravidelně kontrolovány během provozu zahrnují hluk ložisek, vibrace, teplotu a mazání. Pokud je během provozu zjištěna nesrovnalost, měla by být určena příčina a měly by být provedeny náležité nápravné kroky podle diagnostické tabulky. V případě potřeby je třeba ložisko demontovat a podrobně prověřit. Poruchy ložisek a jejich odstranění Obecně platí, že pokud se valivá ložiska používají správně, dosáhnou předpokládané únavové životnosti. Často však selhávají předčasně kvůli chybám, kterým lze předejít. Na rozdíl od únavové životnosti je tato předčasná porucha způsobena nesprávnou montáží, manipulací nebo mazáním, vnikem cizích částic nebo abnormálním vytvářením tepla. Například příčinou poškrábání přírub může být použití nesprávného maziva, chybného způsobu mazání, vnik cizích částic, chyba při montáži ložisek, ohyb hřídele nebo jakákoliv jejich kombinace. Proto je obtížné určit skutečnou příčinu některých předčasných selhání. Pokud jsou známy všechny podmínky v době selhání a před poruchou, včetně aplikace, provozních podmínek a prostředí, pak je možno pomocí analýzy projevů selhání určit pravděpodobné příčiny poruchy. Odstraněním těchto příčin může být pravděpodobnost podobných budoucích selhání výrazně snížena. Nejčastější typy selhání ložiska spolu s jejich příčinami a nápravnými opatřeními jsou uvedeny v tabulce. 70

71 Problémy hlášené koncovými uživateli mohou být rozděleny do následujících kategorií: Problém axiální vůle/předpětí 10% Nerovnoměrný chod 5% Problém ložiska Nadměrný vývin tepla 10% Selhání/porucha 15% Hlučnost a vibrace 60% Příčiny problému ložiska Nevyvážené vřeteno 4% Mazání 8% Radiální předpětí/ Nesprávné uložení 17% Kontaminace nečistotami 63% Chyba při montáži 4% Abnormální zatížení 4% VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 71

72 Doplňující informace Poruchy ložisek a jejich odstranění Příčiny a odstranění poruch ložisek Druh poruchy Projev poruchy Fotografie Pravděpodobné příčiny Opatření Odlupování jedné strany oběžné dráhy radiálního ložiska. Abnormální axiální zatížení (porucha axiálně volného ložiska). Při montáži vnějšího kroužku axiálně volných ložisek by mělo být použito volné uložení, které umožní axiální prodloužení hřídele. Odlupování mimo radiální osu oběžných drah u radiálních kuličkových ložisek. Odlupování v blízkosti okraje oběžné dráhy a valivých ploch u válečkových ložisek. Nesprávná montáž, průhyb hřídele, nesouosost, nesprávné tolerance hřídele a tělesa. Montáž a ustavení provádějte pečlivě, vyberte ložiska s velkou vůlí a opravte osazení hřídele a tělesa. Odlupování Odlupování oběžné dráhy se stejným rozestupem jako mají valivá tělesa. Velké rázové zatížení při montáži, koroze při delší odstávce z provozu, nesprávná montáž válečkových ložisek. Dodržujte pokyny pro správnou montáž, použijte ochranu proti korozi pokud je provoz stroje přerušen po dlouhou dobu. Předčasné odlupování oběžné dráhy a valivých těles. Nedostatečná vůle, nadměrné zatížení, nevhodné mazivo, koroze, atd. Zvolte odpovídající uložení, vůli ložiska a mazivo. Předčasné odlupování párovaných ložisek. Nadměrné předpětí. Nastavte správné předpětí. Škrábance nebo otěry mezi oběžnou dráhou a valivými plochami. Nedostatečné počáteční mazání, příliš tuhé mazivo a vysoká akcelerace při rozjezdu. Použijte mazivo s vyšší viskozitou a vyhněte se rychlé akceleraci. Škrábance Škrábance nebo otěry mezi čelní plochou válečků a vodícími přírubami. Nedostatečné mazání, nesprávná montáž a velká axiální zatížení. Zvolte správné mazivo a upravte montáž. Trhliny ve vnějším nebo vnitřním kroužku. Nadměrné rázové zatížení, příliš velký přesah uložení, špatná válcovitost povrchu, nesprávná kuželovitost hřídele, velký poloměr zaoblení, vznik trhlin nadměrným tepelným zatížením a následek odlupování. Prověřte podmínky zatížení, upravte uložení ložiska. Poloměr zaoblení musí být menší, než sražení hran ložiska. Trhliny Trhliny ve valivém tělese nebo rozlomená příruba. Následek odlupování, ráz působící na přírubu ložiska při montáži nebo manipulaci. Dodržujte pravidla pro správnou manipulaci a montáž. Rozlomená klec. Abnormální zatížení klece v důsledku nesprávné montáže. Nesprávné mazání. Vyhněte se montážní chybě a zvolte správný způsob mazání a odpovídající mazivo. 72

73 Druh poruchy Projev poruchy Fotografie Pravděpodobné příčiny Opatření Vrypy na oběžné dráze ve stejném vzoru jako valivá tělesa (brinelling). Rázové zatížení během montáže nebo nadměrná zátěž, pokud se ložisko netočí. Dodržujte pravidla pro správnou manipulaci. Vrypy Vrypy na oběžné dráze a valivých tělesech. Vnik cizích, například kovových částic. Vyčistěte těleso, zkontrolujte stav těsnění a použijte čisté mazivo. Falešný brinelling (jev podobný brinellingu) Vibrace ložiska bez rotace vznikající při přepravě, nebo kývavý pohyb o malé amplitudě. Zajistěte hřídel a těleso, použijte olej pro vytvoření ochranné vrstvy a snižte vibrace použitím předpětí. Otěr a opotřebení povrchu uložení. Vytváří červenohnědé zabarvení na plochách uložení. Mírný otěr povrchu uložení. Zvyšte přesah a aplikujte olej. Abnormální opotřebení Opotřebení oběžné dráhy, valivých těles, příruby a klece. Vnik nečistot, nesprávné mazání a koroze. Upravte těsnění, vyčistěte těleso a použijte čisté mazivo. Prokluz, škrábance na povrchu uložení. Nedostatečný přesah. Upravte uložení. Zadření Zabarvení a tavení oběžné dráhy, valivých těles a přírub. Nedostatečná vůle, nesprávné mazání nebo nesprávná montáž. Zkontrolujte vnitřní vůli a uložení, dodejte dostatečné množství správného maziva a upravte způsob montáže a rozměry souvisejících dílů. Koroze a rez Rez a koroze styčných ploch nebo vnitřku ložisek. Kondenzace vody ze vzduchu nebo otěr. Vnik korozivní látky. Dodržujte správný postup pro skladování, vyhněte se vysokým teplotám a vysoké vlhkosti vzduchu. Pokud je provoz zastaven po dlouhou dobu, je nutné ošetření a ochrana před korozí. VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 73

74 Doplňující informace Poruchy ložisek a jejich odstranění Typické příčiny Název poškození Místo (projev) Manipulace Skladování, doprava Montáž Okolí ložiska Mazání Zatížení Otáčky Hřídel, těleso TTěsnění, voda, nečistoty Teplota Mazivo Způsob mazání Nadměrné zatížení Momentové zatížení Příliš malé zatížení Vysoká rychlost, vysoká akcelerace Oscilace, vibrace Výběr ložisek Poznámky 01. Odlupování Oběžná dráha, valivá plocha 02. Loupání Oběžná dráha, styková plocha Vnější povrchy ložisek * kontaktní valivé části 03. Škrábance Čelní plocha válečku, příruba Vodicí plocha klece, plocha okénka 04. Otěry Oběžná dráha, valivá plocha 05. Rozlomení Příruba oběžné dráhy, válečky 06. Trhliny 07. Poškození klece 08. Vrypy Kroužky, valivé prvky Povrch příruby, čelní plocha válečku, vodící plocha klece (trhliny způsobená tepelným zatížením) Deformace, rozlomení Opotřebení Oběžná dráha, valivá plocha (mnoho malých vrypů) Oběžná dráha (vrypy na rozteči valivých prvků) 09. Jamky Oběžná dráha, valivá plocha 10. Opotřebení 11. Otěr Oběžná dráha, valivá plocha, povrch příruby, čelní plocha válečku Oběžná dráha, valivá plocha Vnější plocha a povrch díry, boční plocha ložiska (Kontakt s tělesem a hřídelí) 12. Falešný brinelling Oběžná dráha, valivá plocha 13. Prokluz Oběžná dráha, valivá plocha * * * Volné uložení 14. Zadření Povrch uložení 15. Elektrická koroze Oběžná dráha, valivá plocha * * * Elektrický proud prochází valivým prvkem 16. Rez a koroze Oběžná dráha, valivý prvek, klec 17. Montážní vady Oběžná dráha, valivá plocha 18. Změna barvy Oběžná dráha, valivá plocha, klec Poznámka: Tato tabulka nepokrývá všechna poškození. Uvádí pouze ty nejčastěji se vyskytující poruchy, příčiny a umístění. 74

75 Doplňující informace Příčiny potíží Hluk a vibrace Klasifikace zvuků a vibrací Hluk a vibrace doprovázejí otáčení valivých ložisek. Tón a amplituda hluku a vibrací se liší v závislosti na typu ložiska, podmínkách montáže, provozních podmínkách atd. Hluk a vibrace valivého ložiska lze rozdělit do následujících čtyř hlavních kategorií uvedených v tabulce na straně 76 a každá kategorie může být dále rozdělena do několika podkategorií, jak je popsáno v tabulce na následující straně. Hranice mezi skupinami však nejsou jasně dané. I když jsou některé typy hluku nebo vibrací ložiskům vlastní, jejich intenzita může souviset s výrobním procesem. Některé typy hluku nebo vibrací, i když vzniknou v důsledku výroby, nelze vyloučit ani za normálních podmínek. Nahráváním hluku a vibrací rotačního stroje a jejich analýzou je možné odvodit jejich příčinu. Jak je patrné z níže uvedených diagramů, ložisko, které je mechanicky v pořádku vykazuje stabilní průběh hluku a vibrací. Oproti tomu například ložisko se škrábanci na oběžných drahách vykazuje zvukový průběh s výkyvy s velkou amplitudou, které se opakují v pravidelných intervalech. Společnost NSK dodává přístroj NB-4, určený pro vibrační analýzu ložisek, který umožňuje diagnostikovat nesrovnalosti v rotujícím zařízení. Příčiny nesrovnalostí lze odvodit pomocí přístroje NB-4 a záznamového zařízení, jako je osobní počítač. Přístroj NB-4, zařízení pro měření vibrací a jejich analýzu Zvukový průběh normálního ložiska Zvukový průběh ložiska se škrábanci VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 75

76 Doplňující informace Příčiny potíží Klasifikace hluku a vibrací ve valivém ložisku Hluk Vibrace Projev Hluk chodu Cvakání Kvičivý zvuk Volné vibrace kroužku oběžné dráhy Volné vibrace kroužku oběžné dráhy, volné vibrace klece Volné vibrace kroužku oběžné dráhy Trvalý hluk, základní nevyhnutelný hluk, který generují všechna ložiska Pravidelný hluk v určitém intervalu, velká ložiska a vodorovná hřídel, radiální zatížení a nízké otáčky Přerušované nebo trvalé, převážně velká válečková ložiska, radiální zatížení, mazání plastickým mazivem, při určité rychlosti Strukturální CK hluk Volná vibrace klece Pravidelný hluk v určitém intervalu, generují ho všechny typy ložisek Hluk klece CG hluk Vibrace klece Přerušované nebo trvalé, mazání určitými druhy plastického maziva Klepání Volná vibrace klece Určitý interval, ale spíše nepravidelný při radiálním zatížení a během rozběhu Vibrace chodu valivých prvků Kontinuální, všechny typy ložisek při radiálním zatížení Výroba Hluk vzniklý nerovností povrchu Vibrace způsobená zvlněným povrchem Vnitřní kroužek Vnější kroužek Valivý prvek Trvalý hluk Trvalý hluk Trvalý u válečků, občasný u kuliček Vnitřní kroužek Manipulace Hluk poškozeného ložiska Vibrace v důsledku poškození Vnější kroužek Valivý prvek Pravidelný hluk v určitém intervalu Hluk v důsledku kontaminace nečistotami Vibrace v důsledku kontaminace Nepravidelný Hluk těsnění Volná vibrace těsnění Kontaktní těsnění Hluk maziva Nepravidelný Ostatní fr Trvalý Házení fc Trvalý fr 2fc Trvalý n: Kladné celé číslo (1, 2, 3...) Z: Počet valivých prvků f RiN : Vlastní frekvence kroužku v režimu radiálního namáhání, Hz f MI : Vlastní frekvence v režimu úhlové vibrace, Hz f r : Frekvence otáčení vnitřního kroužku, Hz 76

77 Generovaná frekvence (frekvenční analýza) Radiální (úhlový) směr FFT původní vlny Axiální směr FFT obálky (základní číslo) Zdroj f RiN, f MI f AiN, f AM - Selektivní rezonance nerovnosti povrchu (valivý odpor) f RiN, f MI f AiN, f AM Kolize valivých prvků s vnitřním Zfc Vlastní frekvence klece kroužkem nebo klecí ( f r 2N, f r 3N) - - Samovolně vyvolaná vibrace způsobená kluzným třením na valivém povrchu Kolize klece s valivými prvky Vlastní frekvence klece f c nebo kroužky Vlastní frekvence klece - Samovolně vyvolaná vibrace způsobená třením na vodící ploše klece Kolize klece a valivého prvku Vlastní frekvence klece Zf c způsobená odporem maziva Zf c - - Posun vnitřního kroužku v důsledku průchodu valivého prvku nzf i ± f r (nz ± 1 špičky) nzf i (nz špičky) - Nerovnosti oběžné dráhy vnitřního kroužku, nerovnosti na povrchu hřídele nzf c (nz ± 1 špičky) nzf c (nz špičky) - Nerovnosti oběžné dráhy vnějšího kroužku, nerovnosti na povrchu díra tělesa Opatření Zlepšení tuhosti okolo ložisek, vhodná radiální vůle, mazivo s vyšší viskozitou, použití kvalitních ložisek Zmenšení radiální vůle, aplikace předpětí, mazivo s vysokou viskozitou Zmenšení radiální vůle, aplikace předpětí, výměna maziva, změna typu ložiska Aplikace předpětí, mazivo s vyšší viskozitou, správná montáž Volba jiného druhu maziva, použití ložiska s jiným typem klece Zmenšení radiální vůle, aplikace předpětí, použití maziva s nízkou viskozitou Snížení radiální vůle, aplikace předpětí 2nf b ± fc (2n špičky) 2nf b (2n špičky) - Nerovnosti valivého prvku Použití kvalitních ložisek Použití kvalitních ložisek, lepší opracování hřídele Použití kvalitních ložisek, lepší opracování díry tělesa f RiN, f MI f AiN, f AM Zf i Zf c 2f b Vlastní frekvence těsnění ( f r ) - - f RiN, f MI f AiN, f AM Nepravidelná Nepravidelná Vrypy, nerovnosti, rez, odlupování na oběžné dráze vnitřního kroužku Vrypy, nerovosti, rez, odlupování na valivých prvcích Vruby, promáčkliny, rzi, odlupování na valivých prvcích Vnik nečistot a cizích částic Samovolně vyvolaná vibrace v důsledku tření v oblasti styku s těsněním Mazivo nebo bubliny maziva rozdrcené mezi valivými prvky a drahami Výměna a pečlivé zacházení s ložiskem Výměna a pečlivé zacházení s ložiskem Výměna a pečlivé zacházení s ložiskem Čistota, lepší těsnění Změna těsnění, změna maziva Změna maziva f r - - Nepravidelný průřez vnitřního kroužku Použití kvalitních ložisek f c - - f r 2f c - - Různý průměr kuliček v ložisku, různý průměr valivých prvků Nelineární vibrace vlivem odchylek průměru kuliček Použití kvalitních ložisek Použití kvalitních ložisek f c : Frekvence oběžného otáčení valivých prvků, Hz f AiN : Vlastní frekvence kroužku v režimu radiálního namáhání, Hz f AM : Vlastní frekvence v režimu úhlové vibrace, Hz f i : f i = f r - f c Hz f b : Frekvence otáčení valivého prvku okolo jeho středu, Hz VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 77

78 Doplňující informace Tabulky předpětí Standardní ložiska Pravidlo Konverzní tabulky předpětí V případě nouze je možné měnit předpětí sady ložisek, pokud je mezi ložisky rozpěrný kroužek. Tabulky na stranách ukazují potřebnou změnu šířky rozpěrného kroužku pro změnu předpětí na jiné. Rozpěrné kroužky Zvýšení předpětí: zmenšení rozpěrného kroužku vnitřního kroužku Snížení předpětí: zmenšení rozpěrného kroužku vnějšího kroužku Pokud je například třeba změnit předpětí ložiska 7914 se stykovým úhlem 15 o z extra lehkého (EL) na lehké (L), musí být šířka rozpěrného kroužku mezi vnitřními kroužky snížena o 6μm. Pro změnu středního předpětí (M) na těžké (H) je třeba snížit šířku rozpěrného kroužku mezi vnitřními kroužky o 13μm. Pro změnu z lehkého předpětí (L) na těžké (H), je třeba sečíst uvedené hodnoty, tedy 12 a 13 μm a celkové potřebné snížení šířky rozpěrného kroužku mezi vnitřními kroužky je 25 μm. Pokud je třeba snížit předpětí, použijte stejné hodnoty z níže uvedené tabulky, ale snižte šířku rozpěrného kroužku mezi vnějšími kroužky. 78

79 Standardní řada Řada 79 Stykový úhel 15 º Předpětí Stykový úhel 25 º Předpětí Označení ložiska Extra lehké na lehké µm Lehké na střední µm Střední na těžké µm Extra lehké na lehké µm Lehké na střední µm Střední na těžké µm VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 79

80 Doplňující informace Konverzní tabulky předpětí ložisek Standardní kosoúhlý styk Standardní řada Řada 70 Stykový úhel 15 º Předpětí Stykový úhel 25 º Předpětí Stykový úhel 30 º Předpětí Označení ložiska Extra lehké na lehké µm Lehké na střední µm Střední na těžké µm Extra lehké na lehké µm Lehké na střední µm Střední na těžké µm Extra lehké na lehké µm Lehké na střední µm Střední na těžké µm

81 Standardní řada Řada 72 Stykový úhel 15 º Předpětí Stykový úhel 25 º Předpětí Stykový úhel 30 º Předpětí Označení ložiska Extra lehké na lehké µm Lehké na střední µm Střední na těžké µm Extra lehké na lehké µm Lehké na střední µm Střední na těžké µm Extra lehké na lehké µm Lehké na střední µm Střední na těžké µm VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 81

82 Doplňující informace Tabulky předpětí Řada ROBUST Řada Robust Průměr díry BNR19S BER19S BNR19H,X,XE BER19H,X,XE Extra lehké na lehké µm Stykový úhel 18 º Předpětí Lehké na střední µm Extra lehké na lehké µm Stykový úhel 25 º Předpětí Lehké na střední µm Průměr díry Extra lehké na lehké µm Stykový úhel 18 º Předpětí Lehké na střední µm Extra lehké až lehké µm Stykový úhel 25 º Předpětí Lehké na střední µm

83 Řada Robust Průměr díry BNR10S BNR10S BNR10H,X,XE BER10H,X,XE Extra lehké na lehké µm Stykový úhel 18 º Předpětí Lehké na střední µm Extra lehké na lehké µm Stykový úhel 25 º Předpětí Lehké na střední µm Průměr díry Extra lehké na lehké µm Stykový úhel 18 º Předpětí Lehké na střední µm Extra lehké na lehké µm Stykový úhel 25 º Předpětí Lehké na střední µm VŘETENOVÁ LOŽISKA OBRÁBĚCÍCH STROJŮ PŘÍRUČKA PRO VÝBĚR A MONTÁŽ 83

84 Doplňující informace Tabulka pro výběr ložisek podle odchylek rozměrů Odchylky velikosti kroužku jsou zobrazeny jak na ložiskových kroužcích, tak na štítku krabičky Odchylka vnějšího průměru Odchylka průměru díry Při výběru jednotlivých univerzálních ložisek SU nebo výběru ložisek ze sad pro vytvoření nového nebo jiného uspořádání, je třeba dodržet to, aby odchylky průměru díry a odchylky vnějšího průměru byly v určité hodnotě. Pokud nemáte k dispozici posuvnou tabulku pro výběr ložisek podle odchylek rozměrů NSK, je pro výběr maximálního rozdílu mezi odchylkami v sadě ložisek možno použít níže uvedené tabulky. V závislosti na rozměru ložiska a třídě přesnosti jsou maximální hodnoty pro optimální rozložení zatížení sady ložisek uvedeny jak pro průměr díry, tak samostatně pro vnější průměr ložiska. Odchylky průměru díry ložisek, které mají být použity v sadě, jsou zvoleny nezávisle na odchylkách vnějších průměrů kroužků. Bore & OD matching chart Jmenovitý průměr 72** 72 P2 Permissible difference of OD P3 in a matched set (μm) P4 P2 Permissible difference of bore P3 in a matched set (μm) P4 73** 73 P2 Permissible difference of OD P3 in a matched set (μm) P4 P2 Permissible difference of bore P3 in a matched set (μm) P4 Universal bearing matching Super Precision ball bearings are made in accordance with the International Standards Organisation s dimension plans. All bearings in a set must be within permissible bore & OD deviation from nominal dimensions. This improves load sharing when bearings are mounted closely. The size difference of the OD and bore of sets of bearings is generally less than 1/3 of the size deviation. This chart can be used to identify thye permissible difference between OD's and bores in a set of bearings for precision grades for P2, P3 and P4. Povolená odchylka od jmenovitého průměru Jmenovitý průměr NSK Super Precision Ball Bearings 79** 79 P2 Permissible difference of OD P3 in a matched set (μm) P4 P2 Permissible difference of bore P3 in a matched set (μm) P4 70** 70 P2 Permissible difference of OD P3 in a matched set (μm) P4 P2 Permissible difference of bore P3 in a matched set (μm) P4 The bearings are graded with the deviation in microns from the nominal size. Nominal Permissible difference from nominal dimensions Nominal Požádejte NSK nebo vašeho distributora o posuvnou tabulku pro výběr ložisek podle odchylek rozměrů, která umožní rychlé a přesné párování všech přesných ložisek s kosoúhlým stykem NSK. 84